초록 ▼

본 연구의 목적은 기체상이나 응축상에서 일어나는 다양한 화학반응 과정을 양자역학적으로 기술하는 이론 및 계산방법을 정립하고자 하는 것이다. 최근에는 시간에 의존하는 양자동력학 방법들이 보다 복잡한 분자계를 효율적으로 다룰 수 있으며 분자계의 동역학 자체에 대한 정확한 기작을 규명하는데에 유용하다는 점에서 많은 관심을 끌고 있다.분자송이나 용액등 응축상에서 분자이온의 동역학은 응축상에서 일어나는 화학 반응과용매화 과정에 대한 미시적 관점을 정립하기 위하여 많은 연구가 행해져 왔다. 본 연구에서는 응축상에서의 I-2의 광분해

본 연구의 목적은 기체상이나 응축상에서 일어나는 다양한 화학반응 과정을 양자역학적으로 기술하는 이론 및 계산방법을 정립하고자 하는 것이다. 최근에는 시간에 의존하는 양자동력학 방법들이 보다 복잡한 분자계를 효율적으로 다룰 수 있으며 분자계의 동역학 자체에 대한 정확한 기작을 규명하는데에 유용하다는 점에서 많은 관심을 끌고 있다.분자송이나 용액등 응축상에서 분자이온의 동역학은 응축상에서 일어나는 화학 반응과용매화 과정에 대한 미시적 관점을 정립하기 위하여 많은 연구가 행해져 왔다. 본 연구에서는 응축상에서의 I-2의 광분해와 재결합 현상을 양자-고전역학 혼합법을 이용하여 연구하였다. 이론모형으로 직선사슬모형을 도입하였으며, 용매의 편극화의 영향을 기술하기 위하여 용매유효전기장의 개념을 이용하였다. 분자송이에서의 광분해와 재결합을 연구하는데 있어서 근사적인 이론 계산방법이 매우 효율적이면서도 정확한 결과를 줄 수 있음을 알수 있었다. I-2의 광분해에 있어서 광여기 후의 빠른 재결합과 용매의 영향에 의한 진동현상등이 관찰되어 실험결과와 일치됨을 확인하였다. 이종핵 이원자 분자이온인 ICl- 의광분해 및 재결합 과정은 동종핵 이원자에 비해서 복잡한 양상을 보임을 알 수 있었다. I원자와 Cl 원자 사이의 질량차이는 자세한 동역학과정에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.이원자 음이온의 응축상에서의 광분해와 재결합 동역학을 보다 구체적으로 다루기 위하여 단일전자모형을 도입하였다. 단일전자모형은 분자이온의 광분해의 경우 전하이동에따른 전자상태들 사이의 상호작용과 그에 따른 비단열 전이 현상이 동역학에 미치는 영향을자세히 알아보는 것을 가능하게 해 주었다. 용매의 편극화의 영향이 강할 때는 여기상태와 바닥상태사이의 강한 상호작용에 의해서 빠른 재결합이 일어나며, 전자상태 사이의 비단열 전이가 일어남에따라 광분해 동역학도 달라짐을 알 수 있었다. 시간에 따른 용매의 편극화의 변화를 고려했을 경우에는 특정한 용매의 배치에 있어서 전하이동이 일어남을 확인하였다. 이러한 결과들은 다른 연구자들의 실험에서 제안된 여러 가지 현상들에 대한 물리적으로 타당한 해석을 제공해 준다. 본 연구를 통해서 제안된 이론모형과 계산방법들은연관된 많은 실험계에 폭넓게 적용될 것으로 기대된다.

Abstract ▼

The purpose of the present research is to develop theories andcomputational methods for studying various reaction dynamics occurring in gas orcondensed phases. Recently, the time-dependent quantum dynamics has attracted muchattention due to its efficiency in treating complex molecular syst

The purpose of the present research is to develop theories andcomputational methods for studying various reaction dynamics occurring in gas orcondensed phases. Recently, the time-dependent quantum dynamics has attracted muchattention due to its efficiency in treating complex molecular systems and its usefulnessin examining detailed mechanism involved in reaction dynamics.Dynamics of molecular ions in condensed phases such as in large molecularclusters or in liquids have been studied extensively to develop a microscopic picture ofchemical reaction and solvation dynamics in such systems. In this research,we havestudied photodissociation and recombination dynamics of I2- in condensed phaseenvironments by a hybrid quantum/classical (HQC) method. We introduced a linearchain model and the solvent field model to describe the effect of solvent polarization.It is found that the HQC scheme provides reliable and efficient method to study thedynamics of quantum system embedded in the bath. Rapid recombination andsubsequent solvent-induced coherent vibrations are observed when the mass of thesolvent atom is comparable to that of the solute. Photodissociation and recombinationdynamics of ICl- in condensed phase environments was studied and the dynamics of theheteronuclear diatomic ion was found much more complex compared with those for thehomonuclear case. The mass asymmetry in ICl- is found to have strong influence onthe detailed kinematics of the system.One-electron model for the photodissociation and recombination dynamics ofdiatomic anion in condensed phase environments has been proposed. The model wasfound to provide a simple model for better understanding charge switching andnonadiabatic transitions involved in the dynamics of molecular ions. The chargeswitching and the subsequent charge separation for the dissociating fragments isstrongly coupled with the solvent polarization, which results in faster recombination andleads to more efficient transition to the ground electronic state during recombination.The general model presented in the study provides reasonable interpretations for theinteresting features obtained from recent experiments and the thoretical methodsdeveloped in the present research are expected to be useful to study reaction dynamicsof many related systems.

목차 Contents

• I. 본문...10
• 1. 서론...10
• 2. 연구방법 및 이론...12
• 3. 결과...15
• 4. 고찰...21
• 5. 결론...21
• 6. 인용문헌...22
• II. 기타...24
• 1. 연구수행관련 논문발표 목록서...24
• 2. 자체평가서...26
• 3. 연구참여인력 목록서...27
• 4. 연구비 집행내역서...28
• 5. 주요기자재 구입목록...29