분자 및 원자 클러스터 전역 최적화

본 연구는 분자 및 원자 클러스터의 전역 에너지 최소점을 찾는 새로운 전역 최적화 알고리즘(GOAT)을 제안한다. GOAT는 분자 동역학(MD) 시뮬레이션 없이 전역 최소점을 탐색하여, MD의 단점인 수백만 번의 시간 소모적인 기울기 계산을 회피한다. 이로써 고비용의 하이브리드 DFT를 포함한 어떠한 양자 화학 방법론과도 함께 활용될 수 있다. GOAT는 유기 분자부터 물 클러스터, 금속 복합체, 금속 나노입자에 이르는 다양한 시스템에 적용되어 정확성을 입증했다. Conformer-Rotamer Ensemble Sampling Tool(CREST)과 같은 최신 방법론과의 비교를 통해 GOAT의 우수성을 확인했다. 또한, GOAT의 이론적 배경과 도전적인 사례에서 성공을 거둘 수 있었던 메커니즘을 상세히 논의한다. GOAT는 기존 알고리즘보다 전역 최소점 탐색에서 일반적으로 더 효율적이고 정확하다. 특히, 잠재 에너지 표면(PES) 선택의 자유로움 덕분에 다른 방법론이 실패하는 경우에도 성공적인 결과를 도출한다. 이는 분자 및 재료 과학 분야의 계산 연구에 중요한 진전을 가져올 것으로 기대된다.