초록 ▼

고분자 사슬의 단위체들 사이에 작용하는 분자 단위의 미시적인 힘을 정의하고, 분자 동력학 모의실험을 수행하여 고분자 계의 수송현상에 관한 특성을 이해하고자 한다. 또한, 고분자유체의 구조적 특성, 계면에서의 녹음현상 연구를 위한 밀도범함수이론과 밀도범함수섭동이론 개발 응용하고자 한다.
1차년도: 분자동력학 모의실험에 의한 Solvent-Oligomer 전이특성 및 저분자량 n-알칸의 특성연구를 위한 밀도범함수이론의 개발: n-알칸 화합물 속에서 운동하 는 Methyl Yellow(MY)의 확산계수는 D～$η^a$

고분자 사슬의 단위체들 사이에 작용하는 분자 단위의 미시적인 힘을 정의하고, 분자 동력학 모의실험을 수행하여 고분자 계의 수송현상에 관한 특성을 이해하고자 한다. 또한, 고분자유체의 구조적 특성, 계면에서의 녹음현상 연구를 위한 밀도범함수이론과 밀도범함수섭동이론 개발 응용하고자 한다.
1차년도: 분자동력학 모의실험에 의한 Solvent-Oligomer 전이특성 및 저분자량 n-알칸의 특성연구를 위한 밀도범함수이론의 개발: n-알칸 화합물 속에서 운동하 는 Methyl Yellow(MY)의 확산계수는 D～$η^a$ 관계식에서 지수 a의 값이 -0.78에서 C22를 전이점으로 해서 -0.38로 갑자기 변화하게 되는데 이러한 기울기의 변화는 곧 매질의 성질의 변화를 반영하는 것이다. 1차 년도 연구에서는 C20와 C24에서 MY의 확산 계수의 매질의 분자량 의존도가 서로 다르다는 것을 분자 동력학 모의실험을 통하여 밝히고자 한다. 이론적으로는 여러가지 형태의 펜텐셜로 모형계된 저분자량 n-알칸의 특성연구를 위한 밀도범함수이론의 개발하여 체적상태의 열역학적 특성 및 계면에서의 녹음현상을 연구하였으며, 이론적 결과를 컴퓨터 시늉실험 결과와 비교, 논의하였다.
2차년도: 분자동력학 모의실험에 의한 저분자량 n-알칸의 점성특성 및 고분자량 n-알칸의 특성 연구를 위한 밀도범함수이론의 개발: 고분자 시스템에서 점성도의 분자량 의존도는 η=$M^3$의 관계식을 가지는 것으로 잘 알려져 있다. 여기서 M<$M_c$일때 a=1, M>$M_c$일 때 a=3.4이며, $M_c$는 임계 분자량으로서 지수 a의 값이 변화하기 시작하는 분자량이다. 2차 년도 연구에서는 이러한 관찰들을 분자 동력학 모의실험을 통하여 재현하고 매질의 점성도, 활성화 에너지, 그리고 분자량의 관련성을 규명 하고자 한다. 이론적으로는 긴 사슬을 가지는 고분자을 여러 가지 형태의 페텐셜로 모형화 하여 고분자유체에 대한 밀도범함수이론 및 밀도범함수이론을 개발, 체적상태, 계면에서의 녹음 현상 및 이들의 메커니즘을 규명하였다.
3차년도: 분자동력학 모의실험에 의한 n-알칸의 치환체효과 및 고분자량 n-알칸의 특성연구를 위한 밀도범함수섭동이론의 개발: 본 연구에서는 n-알칸의 수소가 다른 분자나 그룹으로 치환되었을 때 나타나는 치환체의 효과를 살펴보기 위하여 기초적으로 n-butane과 i-pentane, n-pentane과 i-pentane, n-hexane과 i-hexane 계들에 관하여 분자 동력학 모의실험을 수행하여 그 동력학적 특성들을 비교하였다. 이론적으로는 레너드-죤스 페텐셜로 모형화된 고분자 알케인에 대한 밀도범함수섭동이론을 개발, 고분자유체의 특성 및 계면에서의 녹음현상을 연구하고자 하며, 이론과의 비교를 위하여 컴퓨터 모의실험을 수행하였으며, 2차원 고분자유체의 특성 연구를 위한 밀도범함수이론 밀 섭동이론을 개발, 응용하였으며 계산 결과를 컴퓨터시늉 실험과 비교, 논의하였다.
분자동력학에 기초한 모의실험과 밀도범함수이론에 기초한 이론적 연구는 고분자유체 정적, 동력학적 특성연구에 있어서 서로의 단점을 보완하여 줄뿐 만 아니라 고분 자유체의 특성 예언에 관한 메커니즘, 계면에서의 고분자유체의 거동에 대한 물리, 화학적 이해에 많은 기여를 할 것이 기대된다. 그리고 어려운 연구환경과 제한적인 연구진을 보유하고 있는 지방대학간의 공동연구는 지방대학의 연구 활성화뿐만 아니라 공동연구를 통한 대학 상호간의 교류에도 많은 기여를 할 것이 기대된다.

Abstract ▼

We aim at understanding of transport properties for polymer by molecular dynamics simulation based on the microscopic forces which interact between monomers of polymer chain. The density functional theory and the density functional perturbation theory for polymer fluids composed of long chains based

We aim at understanding of transport properties for polymer by molecular dynamics simulation based on the microscopic forces which interact between monomers of polymer chain. The density functional theory and the density functional perturbation theory for polymer fluids composed of long chains based on the bridge density functionals have been developed for studying the structural and interfacial properties of polymer liquids. The computer simulation based on the molecular dynamic simulations has been carried out to compare with the theoretical results.
The first year : The diffusion coefficient of Methyl Yellow(MY) moving in the bulk n-alkane shows that the exponent in the relation of D～$η^a$ changes -0.78 to -0.38 at C22 which reflects the change of n-alkane medium. The first year research aims to elucidate the different dependence of MY in C20 and C24 n-alkanes by MD simulation. The density functional theory and perturbation theory based on the bridge density functionals has been developed to investigate the statistical-mechanical properties of n-alkane modeled as the Lennard-Jones dimer and freely jointed tangent hard chains modeled and compares with the computer simulation. The theoretical results are well compared with the simulation results.
The second year : It is well-known that viscosity dependence on molecular mass has the relation of η=$M^3$. If M<$M_c$, a=1, and if M>$M_c$, a=3.4, where $M_c$ is a critical molecular weight which the exponent a begins to change. The second year research aims to reproduce these observations by MD simulation and to elucidate the relationship among viscosity of n-alkane, activation energy, and molecular mass. The density functional theory and perturbation theory developed for polymer fluids have been employed to investigate the structural properties of the free jointed tangent hard chain and Yukawa hard chain with an attraction potential at interfaces. The computer simulation has been carried out to compare with the theory.
The third year : In order to study the effect of substitution of the hydrogen atom by other groups for the third year research, the systems of n-butane and i-pentane, n-pentane and i-pentane, n-hexane and i-hexane are simulated and the dynamics of the systems are compared. The density functional perturbation theory has been employed for studying the structural properties of polymer fluids with the long chains. The Percus' test particle method has been applied to predict the statistical-mechanical properties of polymer chains and the molecular dynamics simulation will be carried out to compare with the theoretical results.
The results show that the theory compares with the simulation data very well.
The proposed work based on the molecular dynamics simulation and the density functional theory should help to investigate the static and dynamic properties of polymer liquids and to develope polymer materials for industries. A cooperative research with chemist and physicist for the common interest will provide a solid base in my future research and my career as a professor, and we believe that this joint work will contribute significantly to mutual scientific exchange between two universities.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...11
• 3. 결과 및 고찰...16
• 4. 결론...36
• 5. 인용문헌...44