특 집 고분자 과학과 기술 제 25 권 6 호 2014년 12월 493 고분자 재료 물성 연구를 위한 분자 전산 모사 방법 Molecular Simulation Methods for Investigating the Physical Properties of the Polymer Materials 조현우ㆍ성봉준 | Hyun Woo ChoㆍBong June Sung Department of Chemistry, Sogang University, 35, Baekbeom-ro, Mapo-gu, Seoul 121-742, Korea E-mailbjsung@sogang.ac.kr 조현우 2011 서강대학교 화학과 학사 2011-현재 서강대학교 화학과 석박사 통합과정 성봉준 1999 서울대학교 화학과 학사 2001 서울대학교 화학과 석사 2006 Univ. of Wisconsin-Madison 박사 2006-2007 Univ. of Wisconsin-Madison Post-Doc. 2007-2011 서강대학교 화학과 조교수 2011-현재 서강대학교 화학과 부교수 1. 서론 고분자를 비롯한 화학 물질은 기본적으로 다중 척도계 multi-scale system 이고, 여러 거리 척도 옹스트롬단 위에서 미터 와 시간 척도 펨토초부터 시간 에서 다양�...

조현우ㆍ성봉준 고분자 과학과 기술 제 25 권 6 호 2014년 12월 495 그림 3. Construction of the coarse grained model for a single polymer. 그림 2. Simulation snapshot for the atomistic microscopic model for polycarbonates. 적 구조 함수를 계산할 수 있는데, 이는 스케터링 실험 결과 와 직접적으로 비교가 가능 하고, 따라서 실험결과를 예측 및 해석하는데 활발히 이용 되고 있다. 또한 시간 상관함수 time correlation function 를 계산하면 고분자 시스템의 모 든 동역학적 특성을 계산해 내는 것이 가능하다. 예를 들어, 고분자 시스템을 구성하는 입자들의 속도의 시간 상관함수 를 적분하면 입자의 확산 계수를 계산 할 수 있고, 힘의 시간 상관 함수를 적분하면 전단 탄성률 shear modulus , 영률 Young’s modulus 등 고분자 재료의 기계적 특성 mechanical properties 을 얻어낼 수 있다. 따라서 MD simulation은 고 �...

조현우ㆍ성봉준 고분자 과학과 기술 제 25 권 6 호 2014년 12월 497 a b 그림 5. a Schematic figuer for the multi -scaled coarse-grained model, b Schematic figure for the QM/MM method. 다중 척도 접근 방식은 고분자의 자기 조립, 고분자의 분자수 준의 구조적 특성이 스케일링 관계에 미치는 영향등을 연구 하는데 널리 응용될 전망이다. 이와 다른 방법으로는, 본 글의 서두에 소개했듯이, 양자 역 학적인 방법과 고전 역학적인 방법을 동시에 고려하는 것이 다. 이러한 시뮬레이션의 대표적인 방법으로는 QM/MM simulation이 있다. QM/MM simulation에서는, 시스템의 특 정 부분은 양자 역학적인 방법으로 모사하고 나머지 부분은 고 전적인 방법 Molecualr mechanics simulation 으로 모사한 다 그림 5 이러한 방법은 고분자의 polymerization 과정을 연구하는데 활발히 이용되고 있다. 고분자의 특정 작용기 부...

조용석 고분자 과학과 기술 제 25 권 6 호 2014년 12월 499 그림 1. 하전연성물질 주변의 이온층은 표면에 흡착되는 속박층과 전기장을 일관성있게 self-consistently 감쇄시키는 확산층으로 구분할 수 있다. 표 면 근처의 전하들은 표면 전하의 전기장에 압도되어 표면에 속박된다. 이에 반해, 원거리 확산층 의 전하들은 원래 표면 전하만 따로 보지 못하고, 속박 층의 전하들이 포함된 effective surface charge를 본다. 결과적으로, 고분 자 들간의 전기적 상호 작용은 고분자 간의 거리, 속박층의 두께, 확산층의 상쇄 거리의 크기에 따라 다른 양상을 띤다. Like charge attraction, charge inversion overcharging 등의 비정상 행동들이 바로 고분자 간의 거리가 속박층과 비슷하거나 짧은 때 나타나는 현상들이다. 한다. 하전 현상에 대해 좀 더 잘 알려진 플라즈마나 하전 유 체 등과 같�...

조용석 고분자 과학과 기술 제 25 권 6 호 2014년 12월 501 그림 2. 물 속의 두 반대 전하의 effective interaction과 물을 균일한 유전체 로 가정했을 경우 전기장을 비교하였다. 두 전하의 거리가 수화각의 합보다 큰 경우, 물을 균일한 유전체로 근사하는 가정을 따르지만, 두 전하의 거리 가 수화각의 합보다 가까워지면 둘 사이의 전기력이 더 강해진다. 1 계가 판형 구조를 갖는 경우, 앞서 언급한 MMM 방법 론을 응용하는 방법이 있다. 이미지 전하법을 이용한 다. 판에 수직 방향으로 무한개의 가상 이미지가 생기 는데, 이를 빠르게 수렴하는 series합으로 다시 전개한 후, factorization 방법을 사용하여 총 전기력을 계산 할 수 있다.7 유전체의 비연속성에 의한 효과를 정확하 게 계산할 수 있지만, 판형 구조에만 적용 가능하고 계산 속도가 느려서 작은 계에만 적용될 ...