특강세미나
제목
물리학 콜로퀴엄(5월 25일)
과학기술학부 | 2006-05-22 | 조회 703
본문 내용
□ 제 목 : 나노소자의 개발과 전산모사
□ 내 용 : 반도체 기술과 컴퓨터 기술의 비약적인 발전에 힘입어 자연계에서 일어나는 여러 물리, 화학적 현상들을 컴퓨터를 이용해서 시늉내고자하는 전산모사의 능력도 폭발적으로 증가하여 최근에 와서는 “컴퓨터를 이용한 소재 개발 (Computer Aided Material Design)"이 확고한 패러다임으로 정착하고 있다. 소재의 개발에 있어서 지금까지는 경험적인 "trial & error" 방법을 이용하여 왔다. 하지만 이 경우 새로운 소재의 개발에 노력과 비용, 그리고 시간이 많이 필요하며 이렇게 개발된 소재가 꼭 사람들의 필요를 충족시키리라는 보장도 없다. 따라서 보다 효율적으로 나노소재를 개발하기 위해서는 새로이 확립된 과학 이론에 기반하면서 동시에 최종 응용에 초점을 맞추어서 소재를 개발할 필요가 있다. 즉 물성 예측을 통한 설계와 계획적인 제조라는 새로운 패러다임의 도입이 절실하다. 이러한 “해결책 지향적인(solution-oriented) 설계에 의한 나노소재 (Nanomaterials By Design) 개발” 방법을 통해서 소재 개발을 효율적으로 할 수 있을 뿐만 아니라 실제 제품을 만드는 데도 훨씬 단기간에 해 낼 수 있다. 소재의 개발에 있어서 이러한 새로운 패러다임으로의 전환을 이루어 내기 위해서는 거시적인 세계에서와는 전혀 다른 나노세계에 특이한 현상을 설명하고 또 예측하는 것이 필수적이다. 그러한 예측과 설명을 가능하게 해 주는 도구가 바로 나노 전산모사이다. 고체 상태의 많은 물리적 성질이나 분자계의 여러 화학적 성질들은 전자들의 에너지 상태와 에너지 준위, 그리고 공간적 분포에 의해 기술될 수 있으며, 이렇듯 전자의 상태와 운동을 직접 Schroedinger equation을 풀어서 다루는 방법론을 특히 양자 모델링이라 한다. 양자모델링의 여러 방법 중 제1원리에 기반한 범밀도함수론(first-principles density functional theory)은 인위적인 parameter를 쓰지 않으면서도 원자에서부터 condensed phase에 이르기까지 여러 가지 물질의 물성을 정확히 예측해내어 그 응용범위가 점점 확장되고 있다. 컴퓨터 관련 하드웨어와 계산 알고리듬의 발전에 힘입어, 현대의 제1 원리 계산은 비교적 간단하고 작은 계를 다루던 물리, 화학의 테두리를 벗어나 재료과학의 여러 분야에서 직접 실험과 비교해 가며 독자적인 기여를 해가고 있다.
본 세미나에서는 전산 모사를 통한 물성 예측과 그에 기반한 나노 소재의 개발이라는 패러다임에 초점을 맞추어서 나노전산모사의 몇 가지 예를 보이고자 한다. 주로 본 연구자가 화학연구원에서 수행한 탄소 나노튜브에 기반한 나노 센서의 개발에 전산모사로 기여한 바에 대해서 소개하고자 한다.
□ 연 사 : 공기정 (화학연구원)
□ 일 시 : 2006년 5월 25일(목) 오후 4시
□ 장 소 : 자연대 5호관
물리학과 213강의실
전 북 대 학 교
물 리 학 과
□ 내 용 : 반도체 기술과 컴퓨터 기술의 비약적인 발전에 힘입어 자연계에서 일어나는 여러 물리, 화학적 현상들을 컴퓨터를 이용해서 시늉내고자하는 전산모사의 능력도 폭발적으로 증가하여 최근에 와서는 “컴퓨터를 이용한 소재 개발 (Computer Aided Material Design)"이 확고한 패러다임으로 정착하고 있다. 소재의 개발에 있어서 지금까지는 경험적인 "trial & error" 방법을 이용하여 왔다. 하지만 이 경우 새로운 소재의 개발에 노력과 비용, 그리고 시간이 많이 필요하며 이렇게 개발된 소재가 꼭 사람들의 필요를 충족시키리라는 보장도 없다. 따라서 보다 효율적으로 나노소재를 개발하기 위해서는 새로이 확립된 과학 이론에 기반하면서 동시에 최종 응용에 초점을 맞추어서 소재를 개발할 필요가 있다. 즉 물성 예측을 통한 설계와 계획적인 제조라는 새로운 패러다임의 도입이 절실하다. 이러한 “해결책 지향적인(solution-oriented) 설계에 의한 나노소재 (Nanomaterials By Design) 개발” 방법을 통해서 소재 개발을 효율적으로 할 수 있을 뿐만 아니라 실제 제품을 만드는 데도 훨씬 단기간에 해 낼 수 있다. 소재의 개발에 있어서 이러한 새로운 패러다임으로의 전환을 이루어 내기 위해서는 거시적인 세계에서와는 전혀 다른 나노세계에 특이한 현상을 설명하고 또 예측하는 것이 필수적이다. 그러한 예측과 설명을 가능하게 해 주는 도구가 바로 나노 전산모사이다. 고체 상태의 많은 물리적 성질이나 분자계의 여러 화학적 성질들은 전자들의 에너지 상태와 에너지 준위, 그리고 공간적 분포에 의해 기술될 수 있으며, 이렇듯 전자의 상태와 운동을 직접 Schroedinger equation을 풀어서 다루는 방법론을 특히 양자 모델링이라 한다. 양자모델링의 여러 방법 중 제1원리에 기반한 범밀도함수론(first-principles density functional theory)은 인위적인 parameter를 쓰지 않으면서도 원자에서부터 condensed phase에 이르기까지 여러 가지 물질의 물성을 정확히 예측해내어 그 응용범위가 점점 확장되고 있다. 컴퓨터 관련 하드웨어와 계산 알고리듬의 발전에 힘입어, 현대의 제1 원리 계산은 비교적 간단하고 작은 계를 다루던 물리, 화학의 테두리를 벗어나 재료과학의 여러 분야에서 직접 실험과 비교해 가며 독자적인 기여를 해가고 있다.
본 세미나에서는 전산 모사를 통한 물성 예측과 그에 기반한 나노 소재의 개발이라는 패러다임에 초점을 맞추어서 나노전산모사의 몇 가지 예를 보이고자 한다. 주로 본 연구자가 화학연구원에서 수행한 탄소 나노튜브에 기반한 나노 센서의 개발에 전산모사로 기여한 바에 대해서 소개하고자 한다.
□ 연 사 : 공기정 (화학연구원)
□ 일 시 : 2006년 5월 25일(목) 오후 4시
□ 장 소 : 자연대 5호관
물리학과 213강의실
전 북 대 학 교
물 리 학 과
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