□ 연구개요 주기율표에서 화학번호 1번 수소는 질량이 제일 가벼운 원소이다. 수소는 고체에서 절대온도 0 K 이상에서 다른 무거운 원자들 보다 활동성 있게 진동하고 있다. 고체화합물에서 수소가 포함될 경우 물질의 구조상전이 온도는 확실히 달라진다. 이것은 수소가 주변의 원자와 서로 상관관계가 있음을 알려준다. 재료내 수소가 다른 원자와 결합하여 진동하는 관점에서 수소의 운동에 따른 질서-무질서도와 변위(위치) 등을 동시에 파악하는데 주안점을 둔다. 본 연구에서는 질량이 가벼운 수소를 양자물리 파동역학의 해석을 도입하여 고체 안에서 수소운동에 관해 고찰하고자 한다. 수소화합물을 구성하는 수소의 질서도, 위치, 운동 등을 고체 분광학 실험 분석하여 관찰하고 수소의 진동수와 상전이 온도 공명현상, 주변의 원자와 상관관계를 연구하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 < 고분해 NMR의 화학이동량 및 국소환경 > -
1H Larmor frequency 400 MHz에서 샘플 rotor의 고속회전 spinning rate 10kHz에서 Magic angle spinning 기법으로 화학이동량 검출 완료 - 수소결합형 소재의 양성자 조사시킴으로서 미세구조 뿐만 아니라 수소 주변의 이중우물 환경을 변화를 야기 시킴 < 위상물질 탐색을 위한 NMR 실험 > - KH
2PO
4, KH
2xD
2(1-x)PO
4, CsH
2PO
4, Croconic acid 등의
1H high resolution NMR 실험 및 변온 실험을 통하여 구조 상전이 모델을 평가함 < 벌크&표면에서 Domain Wall Dynamics > - KH
2PO
4, KH
2xD
2(1-x)PO
4 등 양성자 조사 후 임피던스 분광 분석 - 변온실험에 따른 transverse와 longitudinal 방향의 교류전도도 측정, 구조상전이 관측 - KDP, DKDP 비등방성 복소 유전율에 대하여 완화시간 T의 Debye 함수 분포 및 중첨 현상 해석 논의 완료 < 양자역학적 나노 구조 탐색 > - 등방성화학이동량과 O-H…O의 수소결합 (산소간 거리) 관계 규명 - 핵스핀의 국소 자기장의 변화로부터 O-H hydroxyl 기의 전자구름 형태 변화 관측 - 수소의 이중우물 퍼텐셜을 Morse 퍼텐셜의 함수로 형태로 근사 후 전자계산 - 슈뢰딩거 방정식의 해를 구하고 고유에너지, 고유함수를 계산함으로서 NMR 실험에 의한 전자구조를 근사적으로 파악 완료 □ 연구개발결과의 중요성 - 강유전체 상전이 이론적 모델을 실험 데이터 분석 기법을 통해 이론을 증명할 수 있다. - 화학구조식에서 상전이 중요 원인 인자를 밝혀주게 된다면 미해결 주제인 페로브스카이계 고온초전체의 상전이 현상과 연관하여 해석할 수 있는 기본틀을 제공할 것이라 예상한다. - 수소-무거운 원자간의 상호 작용에 관한 물리해석연구를 고차원 고분해 NMR 실험을 통해 실험으로 증명하고 학문적 발전에 이바지 함 - 양자역학 기법을 도입하여 하이젠베르크 불확정성원리, 즉 수소의 위치, 운동이고체 구조상전이 모델에서 Order-disorder, Displacive 상전이 모델을 상보적인 관계로 적용될 수 있음을 보여줄 수 있을 것이라 기대한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)
- 연구책임자 : 김세헌
- 주관연구기관 : 제주대학교
- 발행년도 : 20201200
- Keyword : 수소;강유전체;진동주파수;변위;고체핵자기공명분광;구조상전이;양자역학;슈뢰딩거방정식;화학이동량;