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문제 정의
- propionate gr。니P을 개수와 위치를 변화시키면서 치환시킨 구조를 설정하고 이에 대한 분극률 이방성의 경향성을 비교하고자 하였다. 수행된 기본 구조골격은 Figure 6과 같다.
- 본 연구에서는 첨가제 분지들의 종류에 따른 역학적 겨]산을 통하여 광학적 위상차에 영향을 미치게 되는 분극률 및 분극률 이방성에 대한 정량적 경향성을 예측하고, 이를 통하여 광학적 특성이 향상될 수 있는 요소 및 새롭게 설계된 첨가제 분자를 선택하여 필름을 제작하였다.
제안 방법
- 먼저 예측 대상의 구조에 대한 계산을 통해 3치원적 구조 군을 검색하였다. 14 특히 복잡한 분자에 대해서는 기능한 구조이성질체가 믾이 존재하므로 이를 반실험적 접근(semi—empirical approach) 등을 통하여 시작 후보군을 설정하였다 이 후보군으로부터 양자역학적 계산을 통하여 열역학적으로 안정한 구조들을 챚아내고 이들 구조에 대하여 가장안정한 구조를 선택하였다. 결정된 구조로부터 추가적인 양자역학적 계산을 통하여 분극률 값을 도출하였다.
- Figure 8에서 보드이 시뮬레이션 값과 측정값 자체는 다르지만 구조별경힝성은 비슷함을 알 수 있다. Methoxy기보다는 propionate기 쪽이파장의존성이 완간하였고 propionate side chain 적용 구조 중에서도 2a가 완만하여 VA모드 시야각 개선에 도움이 됨을 알 수 있었다 시뮬레이션은 Al+OMe 및 Al+OPr 첨가제 자체에 대해 계산한 값이며측정값은 첨가제를 TAC에 첨가한 후 연신하여 얻었다. TAC 자체의특성이 가미되어 측정되었기 때문에 두 값게 차이가 있었다.
- 결과적으로 electron- delocalizable core fragment를 중심으로 phenyl기를 양쪽에 가지며 이들이 carbonate linker로 연결되어 있는분자구조를 선택하였다. 선택된 기본 구조는 biphenyl-4, 4, -diyl bis (2, 4, 5-trimethoxybenzoate) (Al)으로 Figure 3에 니타내었다.
- 14 특히 복잡한 분자에 대해서는 기능한 구조이성질체가 믾이 존재하므로 이를 반실험적 접근(semi—empirical approach) 등을 통하여 시작 후보군을 설정하였다 이 후보군으로부터 양자역학적 계산을 통하여 열역학적으로 안정한 구조들을 챚아내고 이들 구조에 대하여 가장안정한 구조를 선택하였다. 결정된 구조로부터 추가적인 양자역학적 계산을 통하여 분극률 값을 도출하였다.
- 이에 따라 이후에 결합된 두 benzoate기의배향에 따라 서로 조금씩 다른 입체구조 이성질체를 가지게 된다. 따라서 이들에 대한 구조 최적화를 수행하였으며 이들을 입체적으로 분석한 결과 Figure 4에 나타낸 것과 같이 4가지 구조 (BBaa, BBbb, BAab, BAba) 에 대해 두 benzoate의 para-위치에 각각 한 개씩 총두 개의 methoxy기를 도입하여 이때의 구조 및 분극률 이방성을 확인하고자 하였다. BBaa, BBbb, BAab, 그리고 BAba 구조의 구분은 양 benzoate 그룹 내의 carbonyl기의 방향에 따라 구분되었다.
- 이때 대문자 B는 carbonyl이 평면 뒤쪽에 위치할 경우를 나타내며, 대문자 A는 carbonyl이 평면 앞쪽에 위치할 경우를 나타낸다. 또한 소문자는 carbonyl기가 biphenyl 그룹의 torsional plane 내의 대칭성에 따라 기호화하였다.
- 따라서, 구조이성질체 영향을 덜 받는 Ro에 주목하여 side chain 종류 및 수가 파장의존성에 미치는 영향을 알아보았다 여기에서, #는 다음과 같은 단계를 거쳐 도출할 수 있다. 먼저 예측 대상의 구조에 대한 계산을 통해 3치원적 구조 군을 검색하였다. 14 특히 복잡한 분자에 대해서는 기능한 구조이성질체가 믾이 존재하므로 이를 반실험적 접근(semi—empirical approach) 등을 통하여 시작 후보군을 설정하였다 이 후보군으로부터 양자역학적 계산을 통하여 열역학적으로 안정한 구조들을 챚아내고 이들 구조에 대하여 가장안정한 구조를 선택하였다.
- 분자 시뮬레이션을 통해 제안된 분자를 합성하였다. 즉 methoxy기가 적용된 A1의 2a 구조와 propionate기가 적용된 A1의 2a 구조를 각각 합성하여, TAC 필름에 10 wt%로 첨가하여 solvent casting 방법으로 필름을 만들었다.
- 수행된 기본 구조골격은 Figure 6과 같다. 앞에서 고찰되었던 biphenyl-dibenzoate 에 대한 분극률 이방성에 대한 결과를 확장하여, biphenyl-diben- zoate 구조에 1, 2, 및 3개의 치환그룹을 각각 -R 위치에 도입하였다 도입된 그룹은 methoxy (-OMe), acetate (-OAc) 및 propionate (-OPr) 이다 치환되는 위치는 치환 개수에 따라 다르며, 기본적으로 기존에 알려진 위치를 이용하였다(번호는 일관성을 위해 구조 내에서 시계방향으로 하였다).
- 루, 본 연구에서는 구조결정은 B3LYP/6-31+G(d)을사용하여 수행하였다. 이상에서 확립한 분극률 이방성 계산방법을 바탕으로 하여 유력한 광학첨가제기본 구조를 선택하고 이에 대한 분극률 이방성을 계산하였다.
- 분자 시뮬레이션을 통해 제안된 분자를 합성하였다. 즉 methoxy기가 적용된 A1의 2a 구조와 propionate기가 적용된 A1의 2a 구조를 각각 합성하여, TAC 필름에 10 wt%로 첨가하여 solvent casting 방법으로 필름을 만들었다. 그리고 140 ℃ 온도에서 폭 방향으로 20% 연신하였다 Figure 9는 각 필름의 파장별 와 #를 Axoscan (Axometiics 사) 으로 측정하고 시뮬레이션 결과와 경향성을 비교한 그래프이다
- 참고로 상용화된 Fuji사의 VA 보상필름과의 특성 또한 비교하였다. Figure 8에서 보드이 시뮬레이션 값과 측정값 자체는 다르지만 구조별경힝성은 비슷함을 알 수 있다.
대상 데이터
- X 사용하였다 계산된 결과의 시각화 및 부가적인 계산(예: 대각 선화)을위해 보유중인 다양한 visualization/mathematical Package들을 사용하였다 " 계산방법으로는 전자밀도함수론에서 유기분자에 일반적로많기 적용되고 있는 B3LYP 및 PBE1PBE 혼성법을 비교하였다. 비교 대상 물질로는 Figure 1에서 보여주는 것과 같이 oxadiazole 계의 분자를 선택하였다. 본 논문에서는 Figure 1을 이용하여 계산된 각 방법에 의한 계산 결과들을 비교하였다.
데이터처리
- ) 를 주로 사용히였으며, 양자역학적 구조 및 분극률 이방성 계산을 위해서 Gaussian09 (Gaussian Inc.X 사용하였다 계산된 결과의 시각화 및 부가적인 계산(예: 대각 선화)을위해 보유중인 다양한 visualization/mathematical Package들을 사용하였다 " 계산방법으로는 전자밀도함수론에서 유기분자에 일반적로많기 적용되고 있는 B3LYP 및 PBE1PBE 혼성법을 비교하였다. 비교 대상 물질로는 Figure 1에서 보여주는 것과 같이 oxadiazole 계의 분자를 선택하였다.
성능/효과
- 있다. Figure 2는 가장 낮은 에너지값 결과를 보였던 PBE1PBE/6-311 + +G(3df, 2p) 의 에너지를 기준으로 상대적인 에너지로 나타내었다 종합적인 결과로서 상대적 값의 차이 및 계산 비용을 고려할 때 PBE1PBE 와 B3LYP간의 경향성 및 정밀도 차이는 크지 않았다.루, 본 연구에서는 구조결정은 B3LYP/6-31+G(d)을사용하여 수행하였다.
- 이로써 첨가제가 첨가된 TAC 필름이 첨가제 자체 특성보다 파장의존성이 더 완만해짐을 알 수 있었다. 결과적으로 상용 제품보다 더 완만한 파장분산특성을 얻을 수 있었다.
- 본 연구에서는 VA모드 LCD 시야각 보상필름의 바람직한 성능을 위해 보다 파장의존성이 완만한 광학첨가제를 조사하는 과정에서 광학첨가제 물성 예측을 위하여 양자역학적 분극률 계산 방법을 이용한 예측을 수행하였다 전체적인 계산 수행을 위해 시험분자에 대한 다양한 양자역학적 계산법을 우선 수행하여 양자역학적 계산법을 결정하였으며 선택된 이종 분자들에 대해 분극률 이방성 예측 계산을 수행하였다 유사 분자계에 대한 확장을 이해 중심부 분자에 대한 이성질체 검색 및 이의 분극률 이방성 계산을 수행하여 비교하였고 이들 이성질체에 side group을 치환시켜 분극률 이방성 변히- 츄=이를 보았디'; 또한 선택된 중심 이성질 구조에 대해 methoxy기 및 propionate기의 개수와 위치를 달리하면서 치환시켜가면서 각각에 대한 Q자역학적 구조와 분 극률 이방성 변화 양상을 확인하였으며 실험결과와 비교하였다 결과적으로 시뮬레이션 결과와 실험결과는 유사한 파장의존성 경향을 보였고 실제로 필름 시료를 제작하여 측정해 본 결과 상용제품보다 완만한 파장 분산 특성을 보였다 이로써 새롭게 개발된 광대역 보상필름이 VA- LCDs에 적용될시 종례보다 시야각 특성이 향상될 것이라 예측된다.
- TAC 자체의특성이 가미되어 측정되었기 때문에 두 값게 차이가 있었다. 이로써 첨가제가 첨가된 TAC 필름이 첨가제 자체 특성보다 파장의존성이 더 완만해짐을 알 수 있었다. 결과적으로 상용 제품보다 더 완만한 파장분산특성을 얻을 수 있었다.
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