논문: 너무 빨라도, 너무 늦어도

교수님에게 draft를 보내고 나서 답장이 너무 빨리 오면 ‘이렇게 금방 코멘트를 달 수 있을정도로 형편이 없나’ 하는 생각에 우울해지고, 너무 늦게 오면 ‘그렇게 고칠 것이 많나’ 싶어서 우울해진다.

지금은 후자의 이유로 우울함.

논문: 리젝2

올해 두번째 리젝

자의에 의해 서브밋을 안했으므로 리젝이라고 하기도 뭣하다만…

아무튼 왜 서브밋을 안한건지 모르겠다.

리뷰어가 영어만 지적하고 다른건 특별히 지적하지 않아서 무난히 억셉되는 각이었는데…

하….

 

논문: 리젝

지난달에 “Journal of Inorganic Chemistry”에 투고했던 논문이굉장히 신랄한 비판과 함께 리젝당했다.

사실 시스템이 금속이란 거를 제외하곤 무기화학과 전혀 관련이 없지만 임팩트 팩터에 눈이 멀어가지고 한 번 찔러봤던거라 기대가 없었던만큼 실망할 것도 없다만 코멘트들을 읽다보니까 굉장히 화가 난다.

몇 가지 코멘트를 소개하면,

  1. 방법은 logic하지만, 결과는 maximal error를 낼 게 분명하다.
    — ‘is going to’라니…
  2. 에너지, 엔탈피, 깁스 자유 에너지를 섞어써서 따라가기가 어렵다.
    — 틀린 것도 아니고…
  3. Zero point energy를 무시하면 안된다.
    — 그래서 포함시켰습니다만…
  4. 상대론 효과를 어떻게 봤다는건지 잘 모르겠다.
    — 상대론계산-비상대론계산=상대론효과 아닐까요?
  5. Parameter tweaking은 해선 안된다.
    –대가가 하면 최적화, 쪼랩이 하면 트위킹이죠.
  6. 엔트로피가 왜 나오냐?
    — 하……
  7. CAM-B3LYP은 이런 시스템 계산을 목적으로 만들어지지 않았다.
    — 제가 몰랐네요…

이외에도 제대로 읽은건지 의심스러운 질문이 많이있다.

일방적으로 말도 안되는 코멘트를 줄창 받으니까 화가 난다.

리뷰어가 누군지 알려줄 필요는 없지만 리뷰어를 평가하는 시스템도 도입해야된다고 생각한다.

아주 중요한 논문을 인용하지 않았다고 빼애애애액하는걸로 봐서 리뷰어가 이 논문의 저자일 가능성이 높은데, 다시는 이런 리뷰어에게 심사받고 싶진 않다.

 

 

화학: PES using Diabatic States

이번에 논문을 준비하면서 diabatic state 두 개를 포개서 adiabatic potential energy surface (PES)를 그려야할 일이 있었다.

Screen Shot 2017-04-07 at 2.29.40 PM

Image source: Wikipedia

파워포인트로 대충 그리니까 기울기가 달라서 마음에 들지 않아가지고, 엑셀로 2차 곡선과 4차 곡선 두개를 그려보았다.

Screen Shot 2017-04-07 at 2.52.12 PM.png

대충 형태는 비슷하게 나오는데 두 개의 2차 곡선을 겹친 느낌이 전혀 나지 않았다.

수학전공인 친구한테 물었더니 두 개의 2차 곡선을 그린 다음에 위의 그래프는 max로 아래의 그래프는 min으로 하라고 했다. 이건 사실 수학을 전공했기 때문에 줄 수 있는 어드바이스가 아니라 센스가 좋아서 떠오른 아이디어 같다. 어쨌든 머리가 트인놈은 다르다.

Screen Shot 2017-04-07 at 2.53.37 PMx=0에서 스무스하지가 않다. 그래서 저 부분만 임의로 값을 바꿔주면 꽤 그럴듯한 adiabatic PES를 얻을 수 있다. 두 그래프 간격이 너무 벌어진다 싶으면 max graph를 일정한 값만큼 낮춰주면 된다.
Screen Shot 2017-04-07 at 2.54.10 PM

조금 더 신경쓰면 점선으로 diabatic states까지 표현 가능.Screen Shot 2017-04-07 at 2.50.04 PM.png

Asymmetric parabola 두개를 겹쳐도 잘 된다.

Screen Shot 2017-04-07 at 3.16.33 PM.png

어디선가 나같은 고통을 겪고있을 영혼들을 위해 엑셀 파일 공유. AdiabaticPES


두 parabola의 minimum y값 차이가 커질수록 그래프가 급격하게 개판이 된다.

Screen Shot 2017-04-07 at 4.29.01 PM.png

저렇게 되는 이유는 기본전제가 두 그래프가 x=0에서 cross한다는 것이기 때문이다. 하나의 그래프가 아래쪽으로 내려가면 두 포물선이 교차하는 x값이 점점 작아지게 되고, 그 지점을 따로 찾아서 그곳을 기준으로 모양을 다듬어야한다.

이것이 너무나 번거로워서 결국 python 출동!

##################

#### VARIABLE ####

##################

# Range of x-value

x_min=-10

x_max=10

# position of reactant and product on x-axis

x_react=-4

x_prod=4

# Delta G

# If negative (positive) value is given, the product (reactant) form is more stable

# dG should be k*2*x_react*x_prod

dG=-16

# shift of max curve

max_shift=-20

######################

def first_parabola(x):

    y=(x-x_prod)**2+dG

    return y

def second_parabola(x):

    y=(x-x_react)**2

    return y

printx diabatic1 diabatic2 adabatic1 adiabatic2

for x in xrange(x_min,x_max+1):

    x_cross=(x_react**2+dG+x_prod**2)/(2*x_react*x_prod)

    fpx=first_parabola(x)

    spx=second_parabola(x)

    fpxc=(first_parabola(x-1)+first_parabola(x+1)-max_shift)/2

    spxc=(second_parabola(x-1)+second_parabola(x+1)-max_shift)/2

    if x==x_cross:

        print x, fpxc, spxc, “#“, “#

    else:

        if x<x_cross:

            print x, fpx-max_shift, spx, min(fpx,spx), max(fpx,spx)-max_shift

        else:

            print x, fpx, spx-max_shift, min(fpx,spx), max(fpx,spx)-max_shift

print\nMessage

printTwo parabola cross at x=“, x_cross

printNeed to adjust value near that point

여전히 x_cross와 그 주변에서의 값들을 손 보아야하는 번거로움이 있다..

Screen Shot 2017-04-07 at 4.26.13 PM.png

화학: Research Proposal and Award

지난달에 폴 형이 ACS Phys Division Postdoctoral Research Award에 지원해보라고 했다.

실험이랑 콜라보를 해왔다고 하지만 big paper가 있는 것도 아니고 빡세게 이론을 판 커리어도 아니라 수상 가능성이 낮아보였다. 그래도 지도교수들에게 research proposal에 대한 코멘트를 받을 수 있는 기회가 자주 오는 것은 아니니까 열심히 준비해보기로 마음을 먹었다.

Research proposal 쓰는 요령을 폴이 간단하게 말해주었다. 이때까지 해온 과제 중에서 두 개 혹은 세 개를 메인으로 정하고, 벤다이어그램을 그려서 그것들이 겹치는 부분이 있는지 보라고 했다. 거기서 출발해서 더 확장할 거리가 있는지를 생각해보라는 것이다. 자기는 ground state reaction path 찾는 코드를 만들었고 singlet fission (excited state) mechanism 밝히는 걸 주로 했으니, 그걸 바탕으로 excited state reaction path 찾는 코드를 제안했다고 한다.

교집합 바깥으로 점프할 때 너무 큰 스텝을 취하면 전혀 관련없는 주제로 보여서 안되고, 너무 소심하게 점프해서 주변을 벗어나지 못하면창의성이 부족해보여서 안된다고…

아무튼 폴 형은 reaction path 연구를 잘 활용하는 것 같다. 지금은 표면까지 확장해서 표면에서의 반응경로 찾기도 하고, ground state에서도 mechanic force가 존재하는 특수 상황에서의 반응경로를 찾기도 한다. 거기다가 machine learning을 이용한 반응경로찾기까지…  이렇게 다양한 새끼과제를 만들 수 있는 큰 주제를 어떻게 생각해냈을까.

며칠을 고민하다가 singlet fission과 OLED의 짬뽕을 제안하는 과제를 끄적여서 보여줬더니 폴이랑 테드 (실험 PI) 둘 다 좀 더 과감한 목표를 세워보라고 했다. 내 나름에는 엄청 과감한 목표라고 생각했는데, 벤다이어그램이 그려진 전체 종이의 넓이를 모르니까 내가 점프한게 얼마나 되는건지조차 감을 못잡나보다. 몇 번 그렇게 주고 받으면서 고치고 처음에 준비한 것을 다시 보니 제자리 점프로 느껴질 정도였다.

아무튼, 수상자로 선정됐다! 살다보니 이런 행운이 오는 날도 있구나 싶다. Committee들이랑 저녁을 먹어야하는 것이 조금 부담이긴 하지만 뭐 어떻게든 되겠지.

서류 준비하면서 committee들이 그냥 지니치지 않도록 최대한 신경썼다.

  • Formatting
    내용이 아무리 네이처급이라고 한들, fotmatting이 그지 같아서 그냥 패스당하면 무슨 소용이랴 . 특히나 이런 서류는 하나하나 다 읽어볼 가능성이 0이기 때문에 눈에 잘 띄게 만드는게 중요한 것 같다. Bold, italic, underline, tab의 적절한 사용이 가독성을 얼마나 올려주는지 느꼈다.
  • Image 또는 Scheme
    Fotmatting과 같은 맥락인데 빽빽한 줄글로 빼곡하게 써져있으면 당장 나부터도 손이 안 갈 것 같다. Image나 scheme을 두 페이지에 한 개 정도 넣어주면 글과 그림의 균형이 대략 맞는 것 같다. 거기다가 색 조합까지 잘 선택하면 더욱 그럴듯해보인다. 예전에는 삼색조합이 짱이라고 생각했는데 딱히 그런것 같지도 않다. 여기와서 다양한 새로운 색조합을 많이 보게됐는데, 그 중에서 노란색-갈색-보라색-회색 조합이 제일 마음에 든다.  아무튼 요새 저런거에 빠져서 이것저것 많이 찾아봤는데, 아도비에서 제공하는 색 조합 중에 괜찮은게 꽤 많다.

잡담: Ph.D. Candidacy talk

카이스트에선 프로포잘 혹은 예비심사라고 부르는 걸 여기서는 Ph. D. candidacy talk라고 한다.

지난 월요일 날 전혀 모르는 사람에게서 이메일을 하나 받았다. 자기 practice talk에 와서 코멘트를 좀 해줄 수 있겠냐고. 받는사람은 심사위원 4명의 그룹이메일이 적혀있었다.

한국에서 연습할 땐 랩 사람들앞에서 해보는 것이 보통이었다. 하는 일이 비슷한 사람들끼리 모여서 하는 연습이다보니 다른 분야의 사람이 어떤 것을 궁금해하는지 예측하기가 어려웠다.

오늘 발표한 애는 레이저 실험을 주로 하는 학생이었는데, 듣는 사람은 계산1, 레이저2, 고분자1이었다.

자기가 보기엔 아주 당연해보이는 것도 조금만 분야가 다른 사람이 보면 전혀 이해가 안되는 경우가 종종 있다. 그러다보니 질문이 많아졌고, 그 과정에서 생산적인 의견도 꽤나 많이 나온 것 같다.

잡담: 논문정리

오랜만에 멘델리에 쌓인 논문들을 정리했다. 다른 프로그램(readcube)의 디자인에 반해서 갈아탈까 잠깐 고민했는데, 카이스트에서 구성원들에게 공짜로 7기가씩 나눠준 게 너무 큰 메리트라 계속 멘델리와 함께하고 있다.

제일 먼저 중복된 논문들을 체크해서 걸러냈다. 신기하게도 몇 번씩 받은 논문치고 제대로 읽은 게 하나도 없었다. 안 읽었으니까 여러번 받은거겠지만…

저자이름, 저널이름, 출판년도, 페이지 등 잘못된 것들을 바로 잡고, unsorted 폴더에 들어있는 것들을 화합물별로, 계산방법별로, property별로 나누었다.

내 평생 다시는 볼 일이 없을 것 같은 논문들이 90% 이상이었다. 버리자니 왠지 나중에 필요해지지 않을까 싶은 생각도 들고, 다양한 논문을 읽으면 좋은 아이디어가 나올것 같아서 이번에도 지우지 못하고 다 남겨놓았다.

그중에는 예전에 랩세미나 때 발표할게 없어가지고 아무 논문이나 하나 소개했더니 교수님이 이 논문과 너가 하는 일의 관계는 뭐지?라고 일침을 놓으셨던, 그 논문도 있었다. 지금 생각해도 낯뜨겁다.

 

화학: Helium forms stable molecules at high pressure

헬륨이 고압의 환경에서 안정한 분자를 형성한다.

위의 문장을 읽고 엥? 이라는 생각이 들지 않는다면 아래의 글은 검은 것은 글이고 흰 것은 종이다 정도의 의미밖에 지니지 않을 것이다.

이해를 돕기 위해, 저 문장이 주는 놀라움을 다른 분야에서 찾아본다면…

동네 조기 축구팀이 레알 마드리드를 이겼다, 래더 F 공방유저가 이영호를 이겼다, 학부생이 네이처를 썼다 등 사실상 모두가 불가능하다고 받아들이는 문장이라면 뭐라도 가능하겠다.

아래의 글은 C&EN 원문기사를 번역하고, 중간중간 내 생각을 덧쓴 글이다.

 


화학 교과서 저자들이 어쩌면 책을 새로 써야할지도 모르겠다. 국제 협력연구팀이 고압의 조건하에서 helium-sodium compound를 만들어서 보고했기 때문이다.(Nat. Chem. 2017, DOI: 10.1038/nchem.2716)

헬륨은 꽉 찬 궤도의 안정성 덕분에 전자를 주려고 하지도 않고, (모든 원소들 중 가장 큰 이온화에너지를 가지고 있다.) 전자를 받으려 하지도 않는다. (전자친화도=0) 그 결과, 원자간에 전자를 주고 받음으로써 만들어지는 화학결합도 전혀 만들지 않는다. 이와 같은 무반응성 때문에 헬륨이 속한 18족을 inert gas고자라고 부른다. (표의 가장 오른쪽 코발트 블루 색깔에 속한 원소들)

.periodic20table

오랜시간 동안 과학자들은 실험적으로 혹은 이론적으로 헬륨을 포함한 “분자”를 만들기 위해 많이 노력했다. 그 노력에도 불구하고 HeH+, FHeO-와 같이 양전하를 띄는 경우에만 안정한 분자, 혹은 HHeF와 같은 metastable 분자(외부 환경의 영향을 받으면 금방 붕괴하는, 즉 오래 지속하지 못하는 분자)밖에는 만들지 못했다. 그러면 18족 원소 전부 다 저런 고자냐하면 그건 아니다. 제논이나 라돈같은 경우는 할로겐 원소들이랑 화합물을 만들기도 하고, 다른 원소들과 함께 태양전지에 많이 활용되는 pervoskite 고체 구조를 만들기도 한다. 수년간 나를 괴롭히는 이합체 (Xe2, Rn2)를 만들기도 한다.

학위 예비심사할 때 상대론 효과가 Xe2, Rn2, 그리고 그 밑에 있는 (E118)2의 결합에 어떤 영향을 미치는지 보겠다고 했다가 그런건 도대체 왜하냐고 호되게 까였었다. 그래서 도대체 누가 저런걸 하고있나 싶었는데…

Skolkovo Institute of Science & Technology의 Artem R. Oganov, 그리고 Nankai 대학의 Hui-Tian Wang, Xiang-Feng Zhou 연구팀이 그 연구를 계속 하고 있었다. Evolutionary structure prediction을 이용하여 고압하에서 헬륨과 나트륨의 상호작용을 연구했다. 결론은 115 GPa하에서 Na2He가 안정한 분자를 형성한다는 것. 115 GPa이 어느정도냐하면 대략 대기압의 백만배 정도다. 저런 고압 조건은 diamond anvil cell 안에서 만들 수 있다고 한다.

연구팀은 x-ray와 다른 방법을 이용하여 Na2He가 mineral fluorite와 비슷한 구조를 가진 절연체라는 것을 밝혀냈다. 무기화학에서 고체 결정구조 부분엔 큰 흥미가 없었던지라 이제는 mineral fluorite가 어떤건지도 떠오르지 않는다. 이 물질은 1000 GPa까지 안정된 구조로, 양이온을 core에 두고 전자가 음이온의 역할을 하는 electride의 한 종류라고 한다. 이 외에도 Na2HeO구조도 발견했는데 아직까지 준비하진 못했다고… 논문 쪼개기냐

University at Buffalo의 계산과학자 Eva Zurek은 “이번 연구 성과는 고압의 환경이 새로운 물질을 발견하는데 어떻게 쓰일수 있는지 보여준 연구”라고 했다. Na2He는 대기압 하에서는 매우 불안정하며, 이 물질을 합성하는데 쓰인 압력(115GPa을 말하는 듯하다)은 지구 중심에서의 압력의 40%에 달한다고 한다. 이 발견 목성이나 토성같은 엄청난 압력이 존재하는 행성에서의 화학반응을 이해하는데에도 도움을 줄 것으로 기대된다.

Lund University 무기화학자 Sven Lidin은 이번 연구가 천문학에서 가지는 의미는 아주 흥미로우며, 또한 교과서를 완전히 바꾸게 될것이라고 했다.

 

 

Quantum Chemistry Package: PSI4

Chemistry category에 얼마만에 글을 쓰는건지… 연구를 안한건 아닌데…

아무튼 가장 최근에 쓴 드래프트의 결론으로,

“이 방법은 이래서 이렇고, 저 방법은 저래서 저렇다”

라고 써서 교수님께 드렸더니 주장을 뒷받침하는 수치(quantify)를 제시하는 것이 중요하다고 그 방법을 생각해보라고 하셨다. 신기하게 논문을 쓸 때마다 제발 그냥 넘어가줬으면 싶은 부분이 항상 걸린다. 당연히 나도 모든 주장은 수치가 뒷받침될 때 더 강력해진다는 것을 알고 있었지만, 수치화해서 깔쌈한 그래프를 그릴 수 있는 방법이 잘 떠오르지도 않았고 무엇보다 빨리 정리해서 내고 싶은 마음이 커서 그냥 글로만 썼었다.

하지만 재계약 시즌이니 특히 더 말을 잘 들어야한다…

이것 저것 생각하고 인터넷을 뒤지다보니 옛날 논문에 꽤 괜찮은 방법이 있었다. 항상 느끼는거지만 웬만한 것은 이미 다 연구되어있다. 그것도 슈퍼대가들 서너명이서… 아무튼 그 방법론을 제공하는 패키지가 있어서 오늘 좀 사용해보았다.

 

그 이름은 바로 PSI4. PS4가 아니다.

screen-shot-2017-01-24-at-2-42-47-pm

파동함수 wavefunction을 표시하는 그리스 문자 Ψ, PSI. 그 뒤에 숫자 4를 붙인건데, 왜 붙였는지 잘 모르겠다. Open source 프로그램이라 바로 다운로드 및 실행이 가능하다. 프로그램 이름이 왠지 익숙하다 했더니 예전에 포닥 자리 구할 때 Georgia Tech의 David Sherrill 교수님홈페이지에서 봤던 기억이 난다. Program citation은 여기에…

 

오랜만에 새로운 프로그램을 설치하고 테스트해보려니까 두려운 마음이 들었다. 모든 패키지가 그렇듯 매뉴얼엔 한 페이지 내외로 아주 쉽게 설치된다고 나와있지만 단 한번도 그렇게 된 적이 없었다. 적어도 1주 길게는 한달까지 걸린 적도 많았다.

그런데 이건 정말 딱 명령어 한 줄 치고, yes 한 번 치니까 설치가 끝났다.PASS, COMPLETED, SUCCESS.. 온통 긍정적이고 행복한 영어 단어들만 우루루 올라왔다.. 사랑한다 PSI4…

이런 비상업 프로그램들은 input 구조가 개떡같은 경우가 태반인데 이건 아주 깔끔했다. 또 커뮤니티가 크지 않아서 매뉴얼 같은게 잘 안되어있으면 어떡하나 걱정했는데 매뉴얼도 잘 만들어져있다. 명령어만 쭉 모아놓은 페이지도 있어서 양자 프로그램 좀 다뤄본 사람은 이것만 봐도 충분할 정도.

공짜 프로그램임에도 불구하고 비교적 간단한 수준의 DFT 계산에서부터 이름부터 토나오는 MR-CC계산까지 다양한 방법론을 제공한다.

그리고 계산이 끝나면 아래와 같은 귀여운 메세지가 뜬다.

*** Psi4 exiting successfully. Buy a developer a beer!

 

내가 어떤 계산을 했는지는 정리되는 대로 다시 업데이트 해야겠다.