H2On-H2Om (n=1-4, m=1-4) 이중합체의 수소결합에 따른 구조적 특성 및 결합에너지에 관한 이론 연구
Theoretical Study on the Hydrogen-Bonding Effect of H2On-H2Om (n=1-4, m=1-4) Dimers
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초록
Hydrogen polyoxide, H2On-H2Om(n=1-4, m=1-4) 이중합체(dimer)의 분자 구조 변화에 따른 수소결합(H-bonding) 효과를 순 이론적(ab initio) 방법과 밀도 범함수 이론(DFT)으로 계산하였다. 분자 구조는 B3LYP, CAM-B3LYP, MP2의 양자역학적 방 법들을 사용하여 최적화하였으며, 진동주파수를 계산하여 최저에너지(true local minimum) 구조인 것을 확인하였다. 보다 정 확한 수소결합 에너지(ΔE) 계산을 위하여 CCSD(T) 이론수준에서 한 점(single-point) 에너지 계산을 하였으며, 영점 진동에너 지(ZPVE) 보정과 바탕집합 중첩에러(BSSE) 보정을 하였다. CCSD(T)/cc-pVTZ 이론 수준에서 H2O4-H2O3이 8.18 kcal/mol로 가장 강한 결합을 나타내었으며, 물 이중합체(H2O-H2O)는 3.00 kcal/mol로 가장 약한 결합에너지를 나타내었다.
Abstract
The DFT and ab initio calculations have been performed to elucidate hydrogen interaction of hydrogen polyoxide dimers, H2On-H2Om (n=1-4, m=1-4). The optimized geometries, harmonic vibrational frequencies, and binding energies are predicted at various levels of theory. The harmonic vibrational frequencies of the molecules considered in this study show all real numbers implying true minima. The higher-order correlation effect were discussed to compare MP2 result with CCSD(T) single point energy. The binding energies were corrected for the zero-point vibrational energy (ZPVE) and basis set superposition errors (BSSE). The largest binding energy predicted at the CCSD(T)/cc-pVTZ level of theory is 8.18 kcal/mol for H2O4-H2O3 and the binding energy of water dimer is predicted to be 3.00 kcal/mol.
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