Part A; Molecular inclusion by hydroxy host molecules (9-hydroxy-9-(1-propynyl) fluorene and 1,1-bis (2,4-dimethylphenyl)-2-butyn-1-o1) with hydroxy guest molecules (water and various alcohols) has been investigated by using an empirical potential function. Water, methanol, ethanol, and n-propanol have been employed as guest molecules and their relative stabilities in the complexes are considered. In order to explain the inclusion phenomena the sufficient number of (Host + Guest) units should be considered. As a calculated result, alcohol is found to be more stable than water as a guest molecule in the two tested hydroxy inclusion complexes, which is well agreement with experimental result. It is also found that the nonbonded interaction is the most important factor in determination of the relative stabilities of the hydroxy inclusion complexes.
Part B; Molecular dynamics (MD) calculations of Na ions in A-type zeolite framework were carried out with empirical potential energy functions. Two type of zeolite-A model was employed at four different temperatures in MD simulation, one is pseudo cell and the other is true unit cell. The simulated diffusion mechanism shows a good agreement with the experimental one. In the diffusion of Na ion in the zeolite-A, only $Na_{II}$ and $Na_{III}$ ions contribute much to the diffusion and $Na_I$ ion does not diffuse significantly even at high temperature, which is a reasonable diffusion mechanism of sodium ion in zeolite-A with respect to the conductivity experiments. But the simulated diffusion coefficient of Na ion at 400 K is not very good even with the large model. The motion of Na ion is projected to the normal coordinate of each ion as a function of time, and then the vibrational frequency of each vibrational normal mode is obtained, and a good agreement with I.R. spectral value is obtained.
히드록시기를 갖는 포유화합물(HPF 와 BDB)의 포유성질에 대한 계산을 하여, HPF 와 BDB는 물과 알코올 중 알코올분자를 더 쉽게 포유할 수 있고 그 주된 이유는 수속결합 뿐 아니라 반데르발스결합이 중요한 역활을 수행함을 알았다. 또한 분자포유성질의 가장 큰 특징이 적은 수의 분자 간의 상호작용에 의한 것이 아니라, 여러분자가 있을때 나타나는 성질이라는 것을 알았다.
제올라이트-A 촉매에 있는 나트륨 이온의 확산운동은 다른 고체에서와는 달리 상당히 심하다. 이 나트륨이온의 확산운동을 분자 동역학적 방법을 이용해서 4 가지 다른 온도와 2 가지 다른 크기의 모델을 이용해서 모의실험하였다. 상온 이하에서는 $Na_{II}$ 이온이 $Na_I$ 이온이나 $Na_{III}$ 이온에 비해서 상당히 심한 움직임을 보이고, 더 높은 온도에서는 $Na_{II}$ 이온과 $Na_{III}$ 이온이 상호 자리바꿈을 통해서 확산운동이 일어나는 것을 알았다. Na 이온의 확산계수는 계산시간과 모델크기의 제한 때문에 비교적 큰 오차를 보였지만, 계산된 확산 경로는 실험사실과 잘 일치하는 것이었다. 또한 Na 이온의 I.R. 스펙트럼을 계산해본 결과 Na 이온의 진동 파장은 실험사실과 매우 잘 불일치하는 것을 알아냈다. 이 분자 동역학적 방법의 제올라이트계에 대한 응용은 성공적이었으며 앞으로도 더 많은 연구가 기대된다.
