Molecular Dynamics Simulations of Phase Mixing and Demixing

목차

Ⅰ. Abstract
Ⅱ. Introduction
Ⅲ. Experimental Method
Ⅳ. Result
Ⅴ. Disccusion
Ⅵ. Conclusion
Ⅶ. Reference

본문내용

Ⅰ. Abstract
Water와 유기 용매 분자인 acetone과 cyclohexane의 컴퓨터 모델을 사용한 molecular dynamics(MD) simulation을 수행함으로써 극성 유기 분자와 무극성 유기 분자가 수용액 내에서 상 혼합(Mixing)과 상 분리(demixing)하는 과정을 알아본다.
MD simulation이 끝난 후 각 분자들의 평균 밀도를 계산하고 상이 분리된 경우 이들 계면에서의 분자들의 배열을 관찰한다. mean square displacement를 계산하여 입자들의 확산을 살펴보고, 시간에 따른 전체 시스템의 potential energy와 분자들의 hydrogen bond 수의 변화를 계산해 보면 이들의 상 혼합 및 상 분리 현상을 이해할 수 있다. 섞여 있는 상과 분리된 상에서 각각 분자들의 동역학을 계산하여 보고 이들에 생기는 차이를 분석한다.

Ⅱ. Introduction
화학, 물리, 생물 시스템에 대해 이해하고 실생활에서 활용하기 위해서는 이러한 시스템 안에서 일어나는 메커니즘을 분자 수준에서 규명하는 것이 중요하다. 단분자 실험 방법과 같은 새로운 실험 방법의 발달로 여러 가지 시스템에 대한 분자수준에서의 이해가 가능해지고 있지만 아직 이러한 방법들은 극복해야 할 실험적인 제약들 가지고 있다. 컴퓨터 모델을 사용한 simulation 연구는 이러한 한계를 극복하고 분자 수준에서의 화학 시스템에 대한 이해를 제시할 수 있는 연구 방법으로 각광을 받고 있다. 컴퓨터를 활용한 다양한 연구 방법 중에서 가장 정확한 방법은 양자역할을 통해 원자 핵 뿐만 아니라 분자 내의 전자의 분포까지 고려하는 양자계산 방법이다. 하지만 컴퓨터 모델을 사용하여 이해하고자 하는 것들은 매우 많은 수의 원자와 분자들의 상호작용으로 일어나고 있어서 양자 역학적인 접근으로 이해할 수 있는 정도가 시간적, 규모적으로 매우 제한되고 있다. 이러한 문제를 해결하고 컴퓨터 모델을 통한 분자 수준에서의 이해를 하기 위해서 molecular mechanics 방법이 사용한다. 이 방법에서는 전자들의 운동을 무시하고 바닥 상태의 원자핵의 위치에 따른 분자의 에너지를 계산한다.

참고 자료

Lab manual,
wikipedia,
분자동역학 시뮬레이션 방법 소개-물리학과 첨단기술 2012,
Introduction to Molecular Dynamics Simulation-Michael P. Allen,
BASIC MOLECULAR DYNAMICS-Department of Materials Science and
Engineering, Ohio State University,USA,
Topics in Biophysical Cheminstry-Neil Clarke,
Molecular Dynamics coumputer simulation-Siegfried Fritzsche,Institute of Theoretical Physics