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응축 상 속도과정의 비단열 역학

전문가 제언: ○ 일반적으로 양자역학은 미시적 확률밀도함수를 취급하고 고전역학은 거시적 Newton의 역학에 해당하지만, 양자역학은 화학적 속도과정 설명의 기초를 제공하고, 고전역학은 화학메커니즘의 근본요소를 얻거나 반응속도의 값을 예측하게 한다. 다전자상태의 참여, 고진동수 진동자유도의 이완 및 양성자와 전자 이동 속도과정들은 고전적 설명이 불충분하다. 응집상의 양자 속도과정에서는 큰 수의 자유도를 가진 다체 시스템의 양자역학적 시뮬레이션의 힘겨운 일에 직면한다. 응축된 상 또는 무거운 원자들로 구성된 다른 분자 주위에서 생기는 양성자 또는 전자 이동과정은 양자역학과 고전역학을 어떻게 결합해야 하는지의 문제를 야기하였다.

○ 단열법이 실패하는 문제를 우회하기 위하여 제안된 평균장과 표면 도약법은 비단열에서와 같이 단일 단열상태 시스템의 전개를 제한하지 않는다. 평균 장에서 가벼운 양자입자에 대한 시간 의존 Schrödinger 파동방정식의 해를 구하고, 그 파동함수는 힘을 계산하며, 고전적 자유도의 전개를 결정한다. 표면 건너뜀 방법에서 양자 서브시스템의 파동함수는 시간 의존 Schrödinger 파동방정식을 사용하여 전파된다. 비단열 방법은 양자 고전 Liouville 식에 기초하여 밀도행렬의 전개 또는 고전적으로 설명될 수 있는 주위에 주입된 양자역학적 시스템에 대한 관찰을 명시한다. 그 전개식으로 비단열 화학적 과정의 속도를 계산하고 비단열 양자 고전역학의 본성을 규명하는 것은 이론과 실험을 연결하는 고차원적인 결과에 해당한다.

○ 얼음에서 양성자의 이동도는 물에서의 이동도보다 약 50배 높은 것으로 나타나는데, 이것은 양성자가 직접 이동하는 것이 아니고 수소 결합을 따라 양성자가 직접 이동한 효과를 나타내는 양성자 이동 메커니즘에 따른 것이며, 분자의 회전만이 동반된다. 양자역학과 고전역학을 결합한 비단열 역학으로 응축된 상의 속도과정에서 양성자 이동 메커니즘은 근접원자들 간 수소 결합의 변화와 분자 회전만으로 실제로 양성자의 이동 없이 실제 이동과 똑같은 영향을 나타내므로 용액 또는 응축된 상에서 차원이 다른 전기전도성을 나타내며, 이에 수반되는 유사한 물성들은 실용성이 크게 기대된다.

저자: Hanna, G; Kapral, R
자료유형: 학술정보