초록 ▼

연구의 목적 및 내용
나노소재 및 나노소자 교육‧연구용 멀티스케일 시뮬레이션 프로그램 및 콘텐츠를 개발하고 이를 온라인 가상실험 환경 하의 교육‧연구에 활용.
고가의 외산 소프트웨어의 대체.

연구개발성과
1.코드 개발
○ 1차년도
- SW 1: SIESTA 패키지를 이용한 DFT 기반 전자구조 계산 SW
- SW 2-1: 그래핀 나노리본 모델러
- SW 2-2: 탄소나노튜브 모델러
- SW 3: 전자 에너지 밴드구조 변환 및 시각화 SW

○ 2차년도
- SW

연구의 목적 및 내용
나노소재 및 나노소자 교육‧연구용 멀티스케일 시뮬레이션 프로그램 및 콘텐츠를 개발하고 이를 온라인 가상실험 환경 하의 교육‧연구에 활용.
고가의 외산 소프트웨어의 대체.

연구개발성과
1.코드 개발
○ 1차년도
- SW 1: SIESTA 패키지를 이용한 DFT 기반 전자구조 계산 SW
- SW 2-1: 그래핀 나노리본 모델러
- SW 2-2: 탄소나노튜브 모델러
- SW 3: 전자 에너지 밴드구조 변환 및 시각화 SW

○ 2차년도
- SW 4: 고체 원자구조 모델러
- SW 5: STM 이미지를 위한 전자구조계산 결과 분석 소프트웨어
- SW 6: 고전적 포텐셜을 이용한 탄소나노튜브 구조의 포논 분산관계 시뮬레이션 소프트웨어

○ 3차년도
- SW 7: 탄소나노소재 포논수송 Simulator
- SW 8: Surface & Heterojunction Lab
- SW 9: Spin dynamics of spin precession and flipping SW

○ 4차년도
- SW 10: SIESTA 패키지를 이용한 DFT 기반 전자구조 계산 SW (2.0)
- SW 11: 제1원리 분자 전자소자 수송특성 시뮬레이터
- SW 12: 외부 자기장에서의 Stern-Gerlach 실험 시뮬레이션

○ 5차년도
- SW 13: 계면 및 소자 모델러
- SW 14: 원자 랩
- SW 15: 양자점 EMA simulator

2. 콘텐츠 개발
○ 1차년도
- 콘텐츠 1: DFT 제1원리 전자구조 계산 기본 개념 교육 자료
- 콘텐츠 2: 그래핀, 그래핀 나노리본, 탄소 나노튜브 결정 구조의 교육자료 및 시각화자료
- 콘텐츠 3: 대표적인 결정 예제들에 대한 전자 밴드(E-k) 구조 및 상응하는 DOS 등에 대한 교육자료
- 콘텐츠 4: Shiang-Tai Lin 교수 강의록 (modern computational chemistry and high performance computers)
- 콘텐츠 5: Python 언어 강의록

○ 2차년도
- 콘텐츠 6: 3차원 덩어리(bulk) 결정 구조 라이브러리 및 고체 원자구조 시각화 교육자료
- 콘텐츠 7: STM 기본개념 및 STM 시뮬레이션 이론 교육자료
- 콘텐츠 8: 포논 기본개념 교육자료

○ 3차년도
- 콘텐츠 9: 탄소나노소재에서의 포논 수송이론
- 콘텐츠 10: 금속 표면과 일함수와 반도체 이종접합에서 계면 및 밴드 구조의 배열
- 콘텐츠 11: Spin precession and flipping dynamics

○ 4차년도
- 콘텐츠 12: 밀도범함수 이론과 계산 예제
- 콘텐츠 13: 비평형 그린함수를 이용한 전자수송 이론과 계산 예제
- 콘텐츠 14: Stern-Gerlach simulator

○ 5차년도
- 콘텐츠 15: Surface Junction Modeler
- 콘텐츠 16: Atom Lab
- 콘텐츠 17: 양자점 EMA simulator

3.수업 활용
○ 1차년도: 3개 학교, 4개 강좌, 104명 활용
○ 2차년도: 3개 학교, 7개 강좌, 166명 활용
○ 3차년도: 4개 학교, 12개 강좌, 302명 활용
○ 4차년도: 4개 학교, 16개 강좌, 463명 활용
○ 5차년도: 5개 학교, 16개 강좌, 528명 활용

연구개발성과의활용계획(기대효과)
1. 수업활용성과 및 활용계획

2. 소프트웨어 및 컨텐츠의 지속적인 관리
가. 나노물리 분야 학생의 창의적 사고 및 문제 해결 능력 향상을 위한 컨텐츠 개발
나. 사용자들의 의견을 수렴한 지속적인 소프트웨어 개선
다. 개발된 소프트웨어 및 콘텐츠의 저작권 등록을 통한 원천기술 확보

3. 교육 활용을 통한 사용자 확대
가. 물리학과, 나노공학과 등 관련 학과가 개설되어 있는 대학을 중심으로 적극적 활용
나. 참여 교수의 교과목 중심으로 활용 지속, 타교수 수업 활용 유도
다. 온라인 시뮬레이션 도구를 이용한 커리큘럼 발행을 통한 활성화

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 가. 연구개발의 목적 ... 7
• 나. 연구개발대상 기술의 경제적․산업적 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 7
• 다. 세계적 연구 현황 ... 8
• 라. 국내 연구 현황 ... 10
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 11
• 가. SW 개발 내역 ... 11
• 나. 콘텐츠 개발 내역 ... 19
• 다. 커리큘럼 개발 내역 ... 31
• 라. 수업 활용 내역 ... 38
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 39
• 가. 목표 ... 39
• 나. 목표 달성여부 ... 41
• 다. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책 (후속연구의 필요성 등) ... 41
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 42
• 가. 수업활용성과 및 활용계획 ... 42
• 나. 소프트웨어 및 컨텐츠의 지속적인 관리 ... 42
• 다. 교육 활용을 통한 사용자 확대 ... 42
• 참고문헌 ... 43
• 끝페이지 ... 44