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분자동력학 계산을 다성분계 유리의 기계적 성질에 응용

전문가 제언: ○ 유리재료는 도자기와 함께 가장 오래된 재료중의 하나이다. 많이 사용되는 것으로 창유리, 병유리, 식기유리와 같이 일상생활에 사용되는 제품과 유리 예술품 등이 있다. 최근에 전자산업이나 정보통신산업의 발달에 따라 전자재료, 광통신 재료에 많이 이용되는 재료가 되었다.

○ 유리의 물리적 상태를 실험하는 것은 기기의 발달에 따라 여러 방법이 사용되고 있다. 분석대상에는 표면분석, 구조해석, 상태분석 등이 있으며 각기 적당한 기기가 조합하여 이용된다. 특히 구조에는 X-선 해석, 중성자 구조해석, NMR, ESR, 라만분석 등의 기기를 이용하여 실험을 하고 있다.

○ 유리의 물성 중 구조에 관한 연구는 오래전부터 있어왔으나 비정질인 유리를 명확하게 정의를 아직도 하지 못하고 있다. 지금도 Zachariasen이 제시한 이론이 제일 유효하다. 이 문헌에서 소개하고 연구한 유리의 기계적인 물성도 유리의 구조연구의 일부이다.

○ 재료의 기능에 대한 요구가 높아져서 고도화, 고정밀화 되고 있으며 유리재료의 경우도 예외는 아니다. 새로운 기능을 발현시키기 위해서는 우선 많은 물성을 동시에 만족하는 유리조성의 필요하며, 이는 하나하나를 실험으로 찾아내는 것보다 우선 설계를 하여 컴퓨터로 시뮬레이션 하는 방법이 빠른 방법이다.

○ MD법은 유리의 내부구조를 가정하고 그 원자배열에서 얻은 유리의 물성이나 유리화 범위, 결정화에 대하여 계산을 하여 미리 예측하는 것이다. 컴퓨터의 성능향상과 인공지능 등을 적용한 슈퍼컴퓨터의 등장으로 연구에 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

○ 유리조성에는 주기율표상 90여 종류의 원소가 관여하며, 이를 조합하면 조성은 무한하다. 향후 유리전문가들은 새로운 기능의 뉴글라스를 제조하기 위한 도구로서 MD에 많은 관심을 가지고 공부하기를 바란다.

저자: TANIGUCHI, Taketoshi
자료유형: 학술정보