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HOOO-(H2O)n (n=1~5) 클러스터의 구조와 에너지에 대한 이론적 연구

Theoretical Study for the Structures and Binding Energies of HOOO-(H2O)n (n=1~5) Cluster

대한화학회지 2015년 59권 5호 p.387 ~ 396
김종민 ( Kim Jong-Min ) - 한남대학교 생명나노과학대학 화학과

홍성윤 ( Hong Sung-Yoon ) - 한남대학교 생명나노과학대학 화학과
김승준 ( Kim Seung-Joon ) - 한남대학교 생명나노과학대학 화학과

Abstract

HOOO-(H2O)n (n=1~5) 클러스터에 대해서 다양한 기저집합과 밀도 범함수 이론(DFT) 및 순 이론(ab initio) 방법을 사용하여 가능한 여러 구조를 최적화하고 결합에너지와 조화진동수를 계산하였다. HOOO 단량체의 경우에는 CCSD(T) 이론 수준에서 trans 구조가 cis 구조보다 열역학적으로 더 안정한 것으로 계산되었다. HOOO-(H2O)n 클러스터에 대해서는 B3LYP/ aug-cc-pVTZ와 CAM-B3LYP/aug-cc-pVTZ 이론 수준에서 분자 구조를 최적화하고 열역학적으로 가장 안정한 분자구조를 예 측하였다. HOOO-H2O 클러스터의 결합에너지는 MP2//CAM-B3LYP 한 점 에너지 계산에서 영점 진동에너지(ZPVE)와 바탕 집합 중첩에러(BSSE)까지 모두 보정한 후 6.05 kcal/mol로 계산되었으며, n=2-5의 경우에는 물 분자의 수가 증가 할수록 물 분자 1개 당 평균 결합에너지는 증가하여 약 7.2 kcal/mol의 값으로 수렴하였다.

The DFT and ab initio calculations have been performed to elucidate hydrogen interaction of HOOO-(H2O)n (n=1~5) clusters. The optimized geometries, harmonic vibrational frequencies, and binding energies are predicted at various levels of theory. The trans conformer of HOOO monomer is predicted to be thermodynamically more stable than cis form at the CCSD(T) level of theory. For HOOO-(H2O)n clusters, the geometries are optimized at B3LYP/aug-cc-pVTZ and CAM-B3LYP/aug-ccpVTZ levels of theory. The binding energy of HOOO-H2O cluster is predicted to be 6.05 kcal/mol at the MP2//CAM-B3LYP/ aug-cc-pVTZ level of theory after zero-point vibrational energy (ZPVE) and basis set superposition error (BSSE) correction. The average binding energy per H2O is increased according to adding a H2O moiety in HOOO-(H2O)n clusters up to 7.2 kcal/mol for n=5.

키워드

HOOO(H2O)n 클러스터; 밀도 범함수 이론; 수소결합
HOOO(H2O)n cluster; DFT; H-bond interaction
원문 및 링크아웃 정보
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