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문제 정의
- 원자간의 결합세기는 분자의 성질을 설명하기 위한 중요한 요소 중에 하나이고 그렇기 때문에 결합 세기에 대한 연구는 매우 중요하다. 그런데 분자의 진동수는 결합세기와 밀접한 관련이 있기 때문에 전기장이 결합세기에 미치는 영향을 연구하기 위해 전기장에 따른 진동수 변화를 연구하게 되었다. 분자의 어떠한 결합에서 발생하는 진동 운동은 그림 1에 나타나 있는 것처럼 특정한 두 개의 진동 에너지 준위들 사이의 transition이라고 볼 수 있으며 이에 따라 진동운동은 vibrational transition이라고 할 수 있다.
- 따라서 toal Stark tuning rate 의 물 분자 개수에 따른 경향성 (w2 > w4 > w1)을 이해하기 위해 geometric effect 에 대해 주로 논의하고자 한다.
- 또한 물 분자 클러스터에서 형성되는 내부 전기장(internal field)이 VSE 에 주는 영향에 대해 연구했다. 내부 전기장이란 전하를 띤 물 분자들이 클러스터를 이루어 상호작용 함으로써 유도되는 내부의 국소 전기장(local field)에 의한 효과이다.
- 는 진공의 유전율, 물 분자 클러스터 각 원자의 전햐랑과 위치 벡터를 의미한다. 본 연구에서는 외부 전기장에 의한 내부 전기장의 방향과 세기의 변화가 VSE에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 단, w1은 단 분자이기 때문에 다른 물 분자에 의해 생성되는 내부 전기장이 없다.
- 내부 전기장이란 전하를 띤 물 분자들이 클러스터를 이루어 상호작용 함으로써 유도되는 내부의 국소 전기장(local field)에 의한 효과이다. 외부에서 가해주는 전기장과 물 클러스터 내부 전기장의 상호작용, 그리고 이에 따른 O-H 진동수 변화를 살펴봄으로써 내부 전기장이 VSE 에 미치는 영향에 대해 알아 보았다. 마지막으로 조화 진동자(harmonic oscillator)와 비조화 진동자(anharmonic oscillator)를 통해 얻은 Stark tuning rate ∆µtot 을 비교함으로 O-H 결합의 포텐셜 비조화성이 VSE 에 미치는 영향(anharmonic effect)을 알아보았다.
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