초록 ▼

1. 얼음 표면에서 일어나는 반응을 이해하기 위한 가장 기초적인 단계 반응은 물 분
자의 확산 과정이다. 물 분자의 표면 확산 kinetics를 분자 수준에서 연구하였다.
2. H/D 동위원소 교환 반응의 연구를 위해, 얼음 막 위에 HCl을 흡착시키고, HCl의
이온화 해리와 생성된 양성자의 이동, 교환 반응 등을 자세히 관찰하였다. 얼음 표면
에서 수평 방향으로의 H/D 교환 반응 속도가 연직 방향으로의 반응 속도보다 훨씬
크다는 것을 밝혔다.
3. 일차와 삼차 알코올의 얼음 표면에서의 SN2,

1. 얼음 표면에서 일어나는 반응을 이해하기 위한 가장 기초적인 단계 반응은 물 분
자의 확산 과정이다. 물 분자의 표면 확산 kinetics를 분자 수준에서 연구하였다.
2. H/D 동위원소 교환 반응의 연구를 위해, 얼음 막 위에 HCl을 흡착시키고, HCl의
이온화 해리와 생성된 양성자의 이동, 교환 반응 등을 자세히 관찰하였다. 얼음 표면
에서 수평 방향으로의 H/D 교환 반응 속도가 연직 방향으로의 반응 속도보다 훨씬
크다는 것을 밝혔다.
3. 일차와 삼차 알코올의 얼음 표면에서의 SN2, SN1 반응 경로를 연구하였다. 각
SN1, SN2 반응의 중간체를 분리, 규명할 수 있었다.
4. 비결정질 얼음 표면에서 일어나는 Na+ 이온과 Cl- 이온의 표면 격리 현상(surface
segregation)을 관측하였다.
본 연구는 얼음 표면의 화학반응에 대한 최초의 체계적인 실험연구라 할 수 있다.
본 연구를 통하여 반응매질로서 얼음의 역할에 대한 이해 뿐 아니라, 얼음 입자가 관
여하는 대기 및 우주 화학 반응들(성층권과 해양경계면의 오존분해 반응, 성간 물질
의 화학적 진화)의 이해에 중요한 기여를 하였다. 본 연구에서 발표된 논문은 다음과
같다.
1. J. R. Hahn, C. W. Lee, S-J. Han, R. J. W. E. Lahaye, H. Kang, J. Phys. Chem.
A, 106 (42), pp. 9827-9831 (2002).
2. H. Kang, C. W. Lee, C. H. Hwang, and C. M. Kim, Appl. Surface Sci., 203, pp.
842-846 (2003).
3. R. J. W. E. Lahaye, and H. Kang, Phys. Rev. B 67, Article 033401 (2003).
4. Seong-Chan Park, Kye-Won Maeng, and Heon Kang, Chemistry Eur. J. 9 (8),
pp. 1706-1713 (2003).
5. R. J. W. E. Lahaye and H. Kang, Curr. Appl. Phys. 3, pp. 25-29 (2003).
6. S-J. Han, C-W. Lee, R. J. W. E. Lahaye, and H. Kang, Surface Sci., 538, pp.
184-190 (2003).
7. Taeho Shin, Keun-Nam Kim, Chang-Woo Lee, Seung Koo Shin, and Heon
Kang, J. Phys. Chem. B, 107, pp. 11674-11681 (2003).
8. R. J. W. E. Lahaye and H. Kang, ChemPhysChem., 5, pp. 697-705 (2004).
9. Kwang-Hwan Jung, Jung-Hwan Kim, Heon Kang, and Seong-Chan Park, J.
Chem. Phys. 121, pp. 2758-2764 (2004).
10. Seong-Chan Park, Kwang-Hwan Jung, and Heon Kang, J. Chem. Phys. 121,
pp. 2765-2774 (2004).

Abstract ▼

1. A prerequisite to understand reactions on ice is to study fundamental
reaction steps such as surface diffusion and proton tunneling. For this, we first
examined self-diffusion of water molecules at ice surfaces. The surface diffusion
coefficients were measured, and the mechanism of water

1. A prerequisite to understand reactions on ice is to study fundamental
reaction steps such as surface diffusion and proton tunneling. For this, we first
examined self-diffusion of water molecules at ice surfaces. The surface diffusion
coefficients were measured, and the mechanism of water molecular diffusion was
suggested.
2. H/D isotopic exchange between surface water molecules were examined. The
H/D exchange occurred preferentially at an ice surface, whereas the vertical exchange
reactions were much slower.
3. Reactions at frozen alcohol surfaces were examined. SN1, SN2 reactions of
alcohols with HBr led to kinetic trapping of reaction intermediates and diverse
product distributions compared to those in a liquid phase.
4. We observed that Na+ and Cl- ions distributed differently at an ice surface,
leading to segregation of the ions at the surface.
Ice surface chemistry is an essential ingredient for rational approaches toward
scientific understanding of atmospheric and interstellar molecular evolution
processes. Research in this project has resulted in the following publications.
1. J. R. Hahn, C. W. Lee, S-J. Han, R. J. W. E. Lahaye, H. Kang, J. Phys. Chem.
A, 106 (42), pp. 9827-9831 (2002).
2. H. Kang, C. W. Lee, C. H. Hwang, and C. M. Kim, Appl. Surface Sci., 203, pp.
842-846 (2003).
3. R. J. W. E. Lahaye, and H. Kang, Phys. Rev. B 67, Article 033401 (2003).
4. Seong-Chan Park, Kye-Won Maeng, and Heon Kang, Chemistry Eur. J. 9 (8),
pp. 1706-1713 (2003).
5. R. J. W. E. Lahaye and H. Kang, Curr. Appl. Phys. 3, pp. 25-29 (2003).
6. S-J. Han, C-W. Lee, R. J. W. E. Lahaye, and H. Kang, Surface Sci., 538, pp.
184-190 (2003).
7. Taeho Shin, Keun-Nam Kim, Chang-Woo Lee, Seung Koo Shin, and Heon
Kang, J. Phys. Chem. B, 107, pp. 11674-11681 (2003).
8. R. J. W. E. Lahaye and H. Kang, ChemPhysChem., 5, pp. 697-705 (2004).
9. Kwang-Hwan Jung, Jung-Hwan Kim, Heon Kang, and Seong-Chan Park, J.
Chem. Phys. 121, pp. 2758-2764 (2004).
10. Seong-Chan Park, Kwang-Hwan Jung, and Heon Kang, J. Chem. Phys. 121,
pp. 2765-2774 (2004).

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 및 결과...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...10
• 3. 결과 및 고찰 ...15
• 4. 결론 ...32
• 5. 인용문헌 ...34