초록 ▼

본 연구에서는 분자 뭉치 화합물중 잉여 전자와 물 십이합체, 잉여 전자와 물 육합체의 결합, 벤젠-물뭉치 화합물에 대한 순 이론적 계산을 수행하여 그 값을 이미 알려진 실험 값과 비교하였다.물 십이합체와 잉여전자가 결합한 구조에 대한 연구를 MP2게산을 사용하여 처음으로수행하였다. 전자가 표면에 결합한 상태, 내부에 결합한 상태, 내부와 표면에 부분적으로결합한 상태등 많은 구조를 시도하였다. 그리고 상태적인 안정도와 Vertical DetachmentEnergy (VDE) 도 예측하였다. 가장 안정한 구조는 전자가 내

본 연구에서는 분자 뭉치 화합물중 잉여 전자와 물 십이합체, 잉여 전자와 물 육합체의 결합, 벤젠-물뭉치 화합물에 대한 순 이론적 계산을 수행하여 그 값을 이미 알려진 실험 값과 비교하였다.물 십이합체와 잉여전자가 결합한 구조에 대한 연구를 MP2게산을 사용하여 처음으로수행하였다. 전자가 표면에 결합한 상태, 내부에 결합한 상태, 내부와 표면에 부분적으로결합한 상태등 많은 구조를 시도하였다. 그리고 상태적인 안정도와 Vertical DetachmentEnergy (VDE) 도 예측하였다. 가장 안정한 구조는 전자가 내부와 표면에 부분적으로 결합된 구조이며 다음으로는 표면에 결합된 구조, 또다른 내부와 표면에 결합된구조, 내부에결합된 구조이다. VDE도 실험값과 잘 일치한다. 그러므로 구조의 안정성과 예측된VDE에 의하여 실험에서는 전자가 내부와 표면에 부분적으로 결합된 구조가 측정되었을 것이다. 여러 구조의 에너지를 비교한 결과 수소 결합보다는 전자와 수소의 상호작용이 중요한 역할을 한다. 수소 결합을 없애면서까지 전자와 수소의 상호작용을 최대화 하는 방향으로 구조가 결정된다.물육합체와 잉여 전자의 결합에서는 VDE, OH의 신축 진동 주파수, 주파수의 세기등을 비교한 결과 계산 결과 얻어진 낮은 에너지의 이형태체가 실험값과 잘 일치한다. 각구조의 에너지를 결정하는 요인으로는 수소결합, 스트레인, 전자와 수소와의 상호작용, 전자와 쌍극자와의 상호작용, 전자가 채워지는 공간의 크기를 규명하긴 위한 양자 효과, 원자가전자와 잉여 전자와의 반발력 등이 있다. 전자와 편극과의 상호작용은 존재하지만 아주작다. 낮은 에너지를 갖는 이형태체는 쌍극자 모멘트가 크면서 전자와 수소 사이 결합을잘 하는 내부와 표면에 부분적으로 결합하는 구이다.벤젠-물 뭉치 화합물의 구조 결정을 위해서는 ab inito 계산 결과로 얻어진 위치에너지 표면을 기본으로 한 양자 확률적 해석이 필요하다. 무게 중심 사이의 거리의 양자 역학적 기대치는 3.347Å으로 실험치인 3.347±0.005Å과 잘 일치한다. 또한 회전 상수도1990MHz로서 실험값인 1995MHz와도 잘 일치한다. Cs 구조의 에너지는 2.74±0.68kcal/mol로서 역시 실험 값인 1.63-2.78 kcal/mol과 잘 일치한다. 이런 결합에너지의세기를 정해주는 요인으로서는 전자 상관관계가 가장 중요하며 다음으로 물의 쌍극자와 벤젠의 사중 극자와의 상호작용, 물의 쌍극자와 벤젠의 편극과의 상호작용 등이 기여한다.

Abstract ▼

We have carried out ab initio calculation of excess electron inwater hexamer, water dodecamer and bezene-water cluster and compared the resultswith the experimental data.The excess electrons bound to various structures of the water dodecamer havebeen studied for the first time with ab init

We have carried out ab initio calculation of excess electron inwater hexamer, water dodecamer and bezene-water cluster and compared the resultswith the experimental data.The excess electrons bound to various structures of the water dodecamer havebeen studied for the first time with ab initio theory including MP2 calculatioins. Weexplored a number of possible low-lying energy conformers including surface, internal,and partially internal excess-electron states as well as unbounded excess-electron states.Then we investigated their relative stabilities and predicted ther vertical detachmentenergies(VDEs). The lowest energy structure is the partially iinternal excess-electronstate, followed by a surface state another partially internal state and an internalexcess-electron state. The VDEs of thes conformers are good agreement with theexperimental value. Therefore, the prediected structural stability as well as thepredicted VDEs indicate that in the experiments the partially internal excess-electronstate structure would have been detected.We have also predicted the lowest-lying energy conformers which are in excellentagreement with experimental VDEs and OH stretching frequencies, and thir relativeintensities. We find that the conformational energetics of these small water clustersare governed by several competing forces: hydrogen bonds, strains, e…dipoleinteractions, quantum effects due to free volume size for the electron confinement, andexchange repulsions between excess electron and valence electrons. The lowest-lyingenergy conformers are partially internal and partially surface states with highly clusterdH's along with large dipole moments.In the benzene-water cluster, a quantum probabilistic interpretation was give forthe structure of the cluster based on this porential surface. The quantum mechanicalexpectation value of RCM-CM is 3.347Å, in good agreement with the experimentalvalue (3.347±0.005Å). For the average rotational constant, the expectation value is1990MHz, in good agreement with experiment (1995MHz). The ground state energy is10cm-1 lower thatn the C2v conformer energy, resulting in the most probable D0 to be2.74±0.68kcal/mol, which favor the experimental upper bound (1.63-2.67 kcal/mol).This large binding energy [in which the electron correlation is the most important,followed by the dipole(water)-quadrupole(benzene) interaction] explains why the eπ-Hinteraction is able to play an important role in biomolecular systems.

목차 Contents

• I. 서론...7
• II. 연구방법 및 이론...9
• III. 결과...10
• IV. 고찰...12
• V. 결론...13
• VI. 인용문헌...14
• 연구수행관련 논문발표 목록서...16
• 자체평가서...17