Density Corrected-Density Functional Theory (DC-DFT)
DFT의 발전 초기에는 Non-Self-Consistent Kohn-Sham 에너지를 계산하는 과정에서 초기 밀도로써 Hartree-Fock(HF) 밀도를 주는 방식이 연구되었다. 이를 HF-DFT라고 한다.
최근, 일부 경우에는 Self-Consistent DFT와 비교하여 HF-DFT가 더욱 정확한 값을 도출하는 것으로 밝혀졌다. 우리는 DFT 계산이 두 가지 다른 유형의 계산으로 분류될 수 있다는 것을 발견했다. 오차는 Functional Error(F.E.)와 Density-Driven Error(D.D.E.)의 두 부분으로 분해할 수 있다.
대부분의 계산에서는 F.E.가 지배적이며, 이러한 경우에는 더욱 정확한 밀도를 가진 SC-DFT가 Non-SC-DFT에 비해 정확한 결과를 도출한다(우리는 이를 Density-Corrected DFT (DC-DFT)라고 한다). 이러한 '평범한' 계산과 달리, 일부 D.D.E.가 F.E.에 비해 큰 오차를 유발하는 경우가 존재한다. 우리는 이러한 경우를 '비정상'이라고 분류한다. HF-DFT는 DC-DFT의 실용적인 버전이며, 작은 HOMO-LUMO 차이가 이러한 '비정상' 계산의 지표라는 것을 알아냈다. 다시 말해, 이러한 경우 HF-DFT가 더욱 좋은 성능을 발휘한다.
우리는 DFT에서 잘 알려진 문제 사례 중 어떤 것이 비정상적인 경우인지 결정하고, 이러한 어려운 문제를 해결하기 위해 DC-DFT를 적용하고자 한다.
Theoretical and Computational Chemistry
화학에서 가장 중요한 요소들을 뽑는다면
1. 새로운 물질을 만들어내는 것 - 합성화학
2. 이런 물질들이 가지는 특성을 밝혀내는 것 - 분석화학
3. 이 특성을 띄는 원리를 밝혀내는 것 - 물리화학
등이 있을 것이다.
이론물리화학은 이 중 화학적, 물리학적 원리에 기초하여 다양한 계(system)의 구조와 물리·화학적 성질 그리고 화학반응 등의 변화를 설명하고자 하는 분야이다.
이론물리화학의 최근 동향은 계의 성질을 설명, 예측할 수 있는 지식의 창출을 통해서 새로운 물질을 창조하는데 밑바탕을 제시함은 물론, 계의 구조와 움직임을 실제로 모사함으로써 보다 직접적이고 구체적인 지식을 얻고자 하고 있다. 이러한 경향은 빠르고 기억용량이 큰 컴퓨터의 지속적인 발전의 영향에서 기인한다. 컴퓨터의 발전으로 인해 전자 단위에서 계를 기술하는 양자역학과 원자, 분자 등 다수의 입자들의 특성을 집합적으로 설명하는 고전역학과 통계역학의 이론들을 실제로 적용하여 필요한 계산들을 이제는 빠르고 정확하게 수행하는 것이 가능하게 되었으며, 이렇게 컴퓨터를 이용하여 물질의 특성을 규명하는 연구분야를 계산화학 또는 컴퓨터화학(Computational Chemistry)이라고 부른다. 이 분야는 최근에 가장 급속하게 발전하고 있는 분야로서 화학의 모든 분야와 물리학, 천문학, 생물학, 의학, 약학, 그리고 재료과학 등 인접분야에 큰 영향을 끼치면서 그 중요성과 적용범위가 날로 확대되고 있다.
각 학교, 혹은 연구소의 계산화학 연구실에서는 계산하고자하는 계의 복잡도에 따라서 적합한 계산방법들을 취하고 있으며, 본 연구실에서는 크게 세 가지 분야[PI: Path Integral; MD: Molecular Dynamics; QM: Quantum Mechanics]를 택하고 있다.