[물리화학실험A＋]Computational chemistry(계산화학) 결과보고서

1. Introduction

계산화학은 화학 시스템의 물리적 성질과 반응 메커니즘을 이해하기 위해 수학적 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하는 분야이다. 이는 화학의 전통적인 실험 방법과 함께 사용되며, 실험으로는 탐구하기 어려운 복잡한 시스템의 특성이나 행동을 예측하는 데 유용하다. 특히 최근 몇 년 동안의 컴퓨터 기술의 비약적인 발전과 더불어 계산화학은 급속도로 발전하였고, 다양한 화학 문제를 해결하는 데 필수적인 도구가 되었다. 계산화학의 기초는 양자역학에 뿌리를 두고 있다. 양자역학은 원자 및 분자의 전자 구조를 기술하는 이론적 배경을 제공하며, 이를 통해 분자의 안정성, 반응 경로, 에너지의 변화 등을 예측할 수 있다. 이론적으로는 전자와 원자핵의 상호작용을 이해하는 것이 중요하며, 이를 위해 특정한 근사 방법이나 계산 방법이 필요하다. Hartree-Fock 이론, 밀도 범함수 이론(DFT), 그리고 여러 양자 화학적 방법들이 그 예시이다. 이러한 방법들은 각기 다른 수준의 정확성과 계산 비용을 가지며, 상황에 따라 적절한 방법을 선택하여 사용한다. 계산화학의 응용 범위는 넓다. 생화학에서 단백질 구조 예측, 약물 설계 및 합성 반응 예…(생략)