Two-component relativistic theory based composite method

Abstract

본 연구에서는 6주기 이상의 중원소를 포함한 화합물을 묘사하는 경우 필요되는 스핀-오비트 효과를 크라머스 대칭을 사용하여 기존의 복합방법론에 포함하였으며 6주기 13족 원소인 수소화탈륨 이합체에서의 구조이성질체 변화 경로를 스핀-오비트 효과를 포함하여 예측하였다. 현대 화학에서 화합물의 열역학적 성질을 묘사하는 경우, 유효한 정확도를 유지하면서 효율적인 계산을 하고자 하는 목적으로 복합 방법론이 많이 개발되었으나 낮은 주기의 원소들을 포함하는 유기 화합물을 대상으로 하고 있다. 5,6 주기 이상의 무거운 원소들을 포함하는 경우, 핵의 전하량이 증가함에 따라 상대론 효과가 크게 나타나게 되고 이에 의해 원자 및 분자 수준에서의 전자 밀도가 크게 달라져 스핀-오비트 효과를 정확히 묘사하는 것이 필요하다. 이를 위해 디락 방정식의 해를 구하는 방법이 사용되고 있으나 수식의 복잡성으로 인해 쉽게 활용하기에는 어려움이 있다. 동일한 목적으로 개발된 유효중심 퍼텐셜의 경우, 비 상대론적 해밀토니안의 형태를 가지면서도 스칼라 상대론적 효과들이 포함되어 있을 뿐만 아니라 전자의 일부를 퍼텐셜로 치환함으로써 계산 효율성까지 도모할 수 있다. 복합 방법론은 상대적으로 낮은 수준의 계산을 통해 계산 방법과 기저함수의 기여도를 그 속성별로 나누어 더함으로 높은 수준의 계산에 해당하는 결과를 얻는 방법이라 요약할 수 있다. 상대론적 복합 방법론에서는 DFT/SO-DFT를 통하여 최적화된 구조를 얻고 2nd order Muller-Plesset 과 cc-pVDZ 기저함수를 가장 낮은 수준의 계산 값으로 삼아 이를 바탕으로 기저함수의 Polarization effect, Diffuse function effect, 그리고 계산방법론에서 추가적인 전자 상관효과를 추가적으로 더 포함함으로써 분자의 최종적인 에너지를 얻게된다. 복합 방법론은 대상 분자에 따라 SP-set과 KRSP-set 으로 나뉘게 되며 SP-set의 경우 AREP계산을 기본으로 하고 추가적인 스핀-오비트 보정항이 추가되며, KRSP-set의 경우 이-성분 상대론적 계산을 바탕으로 하므로 추가적인 스핀-오비트 보정항을 필요로 하지 않는다. 대상 분자로는 분자수준에서까지 상대론 효과를 크게 보이는 np1 원소인 13족을 대상으로 하였으며 효과의 차이를 보기 위하여 5,6,7주기 원소인 In, Tl, E113원소를 대상으로 하였다...