LAMMPS 기반 분자동역학 시뮬레이션을 통한 NaCl 수용액 농도 변화에 따른 국소 수화 구조 및 이온 상관 분석

2025-11-10 40

본 연구는 LAMMPS 기반 분자동역학 시뮬레이션과 방사형 분포 함수(RDF)를 활용해 염화나트륨(NaCl) 수용액에서 농도 변화에 따른 물 분자와 이온들의 국소 구조 변화를 정량적으로 분석하였다. 농도가 증가할수록 Na⁺ 주변의 1차 수화 껍질은 느슨해지고 배위수와 거주시간이 감소하며, Na⁺–Cl⁻ 이온쌍(특히 용매 공유 이온쌍, SSIP)이 증가하였다. 또한 물–물 네트워크의 단거리 질서가 약화되었고, 이온과 물 분자의 확산도 농도 상승에 따라 감소하는 경향을 보였다. 이러한 구조 변화는 전하 차폐 약화와 이온 간 간격 축소의 결과로 해석되며, 농도 상승에 따른 수화 구조의 변동이 이온 확산 및 용액 거동에 중요한 영향을 미침을 시사한다. 본 연구는 실험 없이 계산 시뮬레이션만으로 농도–구조–거동 관계를 체계적으로 밝히고, 후속 연구를 위한 기초 자료와 설계 방향을 제공한다.

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