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나노 재료의 전자물성 시뮬레이션

전문가 제언: ○ 나노 재료의 원자나 전자의 전자물성은 뉴턴 운동식과 Schrodinger의 파동 방정식에 의하여 계산하는데 뉴턴 방정식에 의한 분자동역학을 컴퓨터로 시뮬레이션을 하면 원자 수 1,010개까지, Schrodinger 파동식의 양자역학으로는 원자 수 104개정도 다룰 수 있으나 슈퍼컴퓨터에 의존하여 실행하고 있다.

○ BergKohn, Sham에 의한 제일원리계산법(First Principles)중 Density Function이론이 정립된 후 원자간 결합구조와 전자구조를 양자역학적 물성을 슈퍼컴으로 시뮬레이션이 가능하게 되었다.

○ 나노 재료의 연구개발에서 전자 물성 등을 개발단계에서부터 선 시뮬레이션을 하면 개발시간단축, 시행착오, 생산성 향상 등 좋은 성과를 얻을 수 있으나 슈퍼컴이라는 한계가 있다.

○ 세라믹스 분야에서는 요업기술원에서 2003년부터 시뮬레이션센터(SFC)를 운영하고 있으나 고도의 기술 및 숙련이 필요하여 활용하는 데는 제한이 있다.

○ Gamess의 프로그램은 전자물성의 해석이 가능하며, 지원하는 프로그램 중에서 분자궤도, 분자구축, 파동함수 등을 해석할 수 있는 Winmostar와 Facio가 있으며, 3차원 그림영상으로 볼 수 있는 Molekel 프로그램이고, 개인 컴퓨터로 활용이 가능한 프로그램 이다.

○ 무료인 Gamess 프로그램은 개인 컴퓨터로도 활용이 가능하므로 나노 재료 등의 연구에서 개발단계에서부터 시뮬레이션을 할 수 있다. 따라서 신소재 개발 가능성 향상 및 시행착오에 의한 시간을 단축할 수 있어 매우 유효한 도구이므로 많은 활용을 기대한다.

저자: Shoichi Sakamoto
자료유형: 학술정보