We have implemented two-component Kramers' restricted coupled-cluster single and doubles with triples perturbatively(KRCCSD(T)) using relativistic effective core potential(REP) with one-electron spin-orbit operator. Basis sets of the pVTZ quality are genergated for the REP for several atoms. Using these basis sets we calculated molecular properties by the KRCCSD methods. The results are in good agreement with those of all-electron Dirac-Coulomb calculations. The spin-orbit effects on the transition state are investigated for the X + HX → XH + X reactions(where X=Cl, Br, I). Potential energy sufraces for the $M^*$ + $H_2$ → MH + H reactions(where M=Li, Na, K) are generated using extensive configuration methods. From the generated potential energy surfaces we have shown the nature of the reaction. The charge of alkali atoms partially moved to the hydrogen molecules but the harpooning model cannot be applied to these reactions. We optimized the 1-fluorosilatrane and silatrane cation at HF, MP2, and various hybrid DFT level using several basis sets. The N → Si bond distance of 1-fluorosilatrane agrees with the gas phase experimental value when the Perdew-Wang correlation functional is used in the hybrid DFT calculations. In the MP2 calculation the bond distance is shorter than that of hybrid DFT calculations. By NBO analysis we analyze the character of N → Si bond. The d character of Si atom joins in the bonding as much as the p character of Si atom at the MP2 calculations. In the hybrid DFTcalculations the N atom doesn't give the lone pair to Si atom when we analyze the bonding character using the NBO method. In the analysis based on the quantum chemistry for many molecules and reactions we can show the good results by generating of basis sets and implementing the methods including the spin-orbit effects. We can explain and expect the results of the experiments on the basis of theoretical methods.
1-전자 스핀-궤도 작용자를 포함한 유효 중심 포텐셜을 이용한 이성분 Kramers의 섭동론적인 삼차 전자 전이를 포함하는 1차 2차 제한적 coupled-cluster 방법(KRCCSD(T))을 수행하였다. 여러 원자에 대하여 pVTZ 정도의 REP에 대한 기저 함수를 만들었으며 이 기저 함수를 이용하여 KRCCSD 방법에서 분자의 성질을 계산하였다. 그 결과는 모든-전자 Dirac-Coulomb 계산 결과와 잘 일치하였다. X+HX → XH+X (X는 Cl,Br,I) 반응의 전이 상태에서의 스핀-궤도 함수의 영향에 대하여도 연구를 하였다. 매우 큰 전자 배치 방법을 이용하여 M$^*$+$H_2$ → MH+H (M은 Li,Na,K) 반응의 포텐셜 에너지 표면을 만들었으며 이 포텐셜 에너지 표면을 이용하여 반응의 본질을 보일 수 있었다. 알카리 원자의 전하가 부분적으로 수소 분자로 이동을 하고는 있으나 작살 매커니즘은 적용할 수 없다는 사실을 보여주었다. 1-Fluorosilatrane 분자와 이 분자의 양이온을 여러 종류의 기저 함수를 이용하여 HF, 혼성 DFT, MP2 계산을 이용하여 최적화하였다. 1-Fluorosilatrane의 N→Si 결합길이는 Perdew-Wang 상관 범함수를 이용하였을 때 기체 상태의 실험 결과와 잘 일치를 하였다. MP2 결과에서는 실험 값보다 짧게 나왔다. NBO 분석을 사용하여 N→Si 결합 성질을 조사하였다. MP2 계산에서는 Si 원자의 d 성질이 Si 원자의 p 성질만큼 중요하게 결합에 기여를 한다는 사실을 알았다. 혼성 DFT 방법에서는 N 원자가 전자쌍을 Si 원자에 주지를 않고 있다. 여러 분자나 반응계에 대하여 양자 화학을 토대로 분석하는데 있어서 중요한 기저 함수를 만들고 스핀-궤도 효과를 포함한 계산 방법을 확장하여 좋은 결과를 보일 수 있었으며 실험과 비교하여 실험 내용을 설명하거나 예측을 할 수 있었다.
