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우리 대학 화학과 연구진, 통계물리학 난제 해결

관리자 2019-06-13 조회 4157

성재영 교수 / 김지현 교수 / 송상근 박사과정 재학생



우리 대학 성재영 교수, 김지현 교수, 송상근 박사과정 재학생이 아인슈타인의 브라운 운동 이론으로도 해결되지 않던 통계물리학의 난제를 풀었다.

 

연구팀은 세포환경과 같은 복잡 액체에서도 일관되게 성립하는 분자들의 수송방정식을 발견했다. 꽃가루가 물에 떠서 움직이는 것과 같은 불규칙한 운동을 브라운 운동이라 하는데, 아인슈타인은 입자들의 이동 양상을 예측할 수 있는 방정식을 제시한 바 있다. 하지만, 입자의 크기가 크고 액체가 균일한 경우를 제외하고는 적합하지 않아, 이러한 복잡 액체의 브라운 운동을 설명하는 것은 현대 통계물리학의 난제 중 하나였다.

 

성재영, 김지현 교수, 송상근 박사과정 재학생 연구팀은 환경에 따라 운동성이 변하는 무작위 운동입자 모델로부터 아인슈타인과 다른 새로운 수송 방정식을 얻었고, 방정식의 정확한 해가 다양한 비정규분포 수송 현상을 정확하고 일관되게 설명하는 것을 밝혔다.



    

기존 무작위 운동입자 모델과 새롭게 제시한 역동적 연속시간 무작위 운동입자 모델 [한국연구재단 제공]



성재영 교수는 이 연구는 통계물리학 분야 난제인 복잡 유체 내 분자 브라운 운동과 수송 현상을 설명할 수 있는 일반적인 방정식과 해를 찾아낸 것이다, “세포 내 효소와 생체 고분자들의 브라운 운동을 통해 일어나는 다양한 생명 현상들을 물리화학적으로 이해하고 예측하는 데 우선 응용할 계획이다고 후속 연구계획을 말했다.

 

해당 연구는 과학기술정보통신부?한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행되었으며, 국제학술지 미국국립학술원회보(PNAS)’611일 게재됐다.