최근 여러 연구에서 Hg2+에 선택적으로 반응해 형광을 강화시키거나 소광시키는 thiophene을 기반으로한 probe가 많이 개발되어 왔지만, 이에 따른 분광학적 현상에 대한 정확한 분자적 수준의 이론적 해석이 이루어지지 않 았다. 이에 따라 우리는 Hg2+와 thiophene간 상호작용을 면밀히 분석하기 위해 Hg2+와 thiophene간 거리에 따른 에너 지 포텐셜을 구하였다. Hg2+ 이온에 대한 모든 전자(all electron, AE) basis set인 x2c-TZVPPall와 effective core potential (ECP) 기반인 LANL2DZ는 모두 상대성 효과가 고려된 바닥 상태에서 Hg2+와 thiophene이 결합력이 없이 해 리가 되는 에너지 포텐셜을 보여주었지만, 용매인 물이 고려된 시스템에서는 Hg2+와 thiophene이 결합력을 가지는 것 을 보였으며 이것은 실험적인 결과를 잘 재현하는 것이었다. 따라서 Hg2+ 이온을 포함하는 착화합물 시스템에서 올바 른 에너지 상태를 구하기 위해서는 상대성효과와 더불어 solvent 영향도 잘 고려돼야 함을 알 수 있다.

최근 우리는 Hg2+에 대한 높은 선택성을 가지며 Hg2+와 결합하여 밝은 녹색 형광을 보이는 tetraphenylethylene-bis(thiophen-2-ylmethyl)amine (TPE-BTA)의 착화합물(TPE-BTA-2Hg2+)의 구조를 밝혀내기 위해 시 간 의존적(time-dependent, TD) 밀도 함수 이론(DFT)을 이용하였다. 그러나 우리는 이 과정 속에서 Hg2+ 이온에 대한 모든 전자(all electron, AE) basis set인 x2c-TZVPPall만이 실험 스펙트럼에 가까운 흡수 및 형광 스펙트럼을 성공적으 로 재현한다는 것을 발견했다. 많이 알려져 있는 effective core potential (ECP) 기반인 LANL2DZ는 형광스펙트럼 계산 과 관련된 들뜬 상태의 구조 최적화 계산을 모두 실패했으며 또한, LANL2DZ는 첫 번째 들뜬 상태의 최적화 과정에서 너무 작은 형광 에너지를 제공했다. 이때 LANL2DZ는 리간드와 Hg2+ 사이의 거리가 증가함에 따라 빠르게 감소하는 HOMO-LUMO gap을 제공하는 반면, x2c-TZVPPall은 점진적으로 감소하는 안정적인 HOMO-LUMO gap을 보여줬다. 우리는 적어도 Hg2+ 이온을 포함하는 착화합물 시스템에서 ECP에서 발생하는 기하학적 문제들을 피하기 위해서는 모 든 전자 기본 세트를 사용하거나 새로운 ECP를 만들어야 된다고 조심스럽게 제안한다.

Barnea manilensis is a bivalve which bores soft rocks, such as, limestone or mudstone in the low intertidal zone. They make burrows which have narrow entrances and wide interiors and live in these burrows for a lifetime. In this study, the morphology and the microstructure of the valve of rock-boring clam B. manilensis were observed using a stereoscopic microscope and FE-SEM, respectively. The chemical composition of specific part of the valve was assessed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis. 3D modeling and structural dynamic analysis were used to simulate the boring behavior of B. manilensis. Microscopy results showed that the valve was asymmetric with plow-like spikes which were located on the anterior surface of the valve and were distributed in a specific direction. The anterior parts of the valve were thicker than the posterior parts. EDS results indicated that the valve mainly consisted of calcium carbonate, while metal elements, such as, Al, Si, Mn, Fe, and Mg were detected on the outer surface of the anterior spikes. It was assumed that the metal elements increased the strength of the valve, thus helping the B. manilensis to bore sediment. The simulation showed that spikes located on the anterior part of the valve received a load at all angles. It was suggested that the anterior part of the shell received the load while drilling rocks. The boring mechanism using the amorphous valve of B. manilensis is expected to be used as basic data to devise an efficient drilling mechanism.

The charge transfer (CT) excitation energy calculations of H2N-(CH=CH)3-X and the H2N-H.....H-X structures with the various electron acceptors (-X) were performed with comparing the accuracy of various calculation methods, such as B3LYP, long-range corrected (LC)-BLYP, and EOM-CCSD. Both intra-molecular and inter-molecular systems showed a tendency for CT excitation energy to decrease as the electronic accepting property increases, and LC-BLYP showed the best accuracy in both inter- and intra-molecular CT excitation energy. In this study, it was confirmed that unexpectedly larger range separation parameter(μ) values of LC-BLYP showed better results of CT excitation energy.

하천은 인간을 위한 환경 이전에 생물서식공간으로 침식, 운반, 퇴적이라는 자연현상에 의해 형성되고, 이수, 치수, 환경 및 친수기능을 가지고 있다. 또한, 하천은 환경변화에 민감하며 특히 홍수로 인한 하천 범람은 교란을 주기적으로 야기시켜 다양한 소환경을 형성하여 종다양성은 높여지나 귀화식물의 침입을 용이하도록 도와준다. 그 중 도시하천은 도시에 흐르는 하천을 말하며 도시경관을 형성하는데 중요한 요소로 작용하고 자연공간과 도시 활동의 접점지역 역할을 한다. 특히 도시하천은 산업화로 인한 개발로 인해 하도가 직선화되고 하반림 등이 대부분 파괴되어 수생식물인 정수식물, 침수식물, 부엽식물, 부유식물 등의 식물 종 수가 감소하고 식생군집이 단순해지고 있다. 또한 외래 ･귀화식물들의 종 수나 개체수, 군락형성, 자생종 피압 등이 증가하고 있기 때문에 지속적인 모니터링 및 관리 대책 마련이 필요하다. 따라서 본 연구는 해당 지역의 식물 분포 특성과 귀화율, 도시화지수 등을 파악하여 관리방안 도출을 연구목적으로 하였다. 조사대상지인 우이천은 중랑천의 제1지류로서 서울시 도봉구 우이동 도봉산(우이령)에서 발원하여 대동천, 가오천, 화계천 등의 지류와 만나 중랑천으로 흘러드는 지류 가운데 규모가 크다. 1983년 12월 하천정비기본계획이 수립된 이 후 지속적인 정비로 인해 물이 흐르지 않던 건천으로 유지 하다가 2013년 5월 하천정비공사를 통해 생태하천으로 복원되었다. 유역 길이는 11.75km, 총 면적은 28.76㎢이다. 조사대상지에 대한 식물상 조사는 2018년 7월 2회에 걸쳐 강북구간을 중심으로 Braun-Blanquet방법을 활용하였고, 동정과 분류는 대한식물도감(이창복, 2003)과 세밀화와 사진으로 보는 한국의 귀화식물(박수현, 2009), 한국 침입 외래식물의 이해(국립수목원, 2016), 산림청(2011)의 국가 표준식물목록을 바탕으로 하였다. 각각의 조사 위치와 지점별로 귀화율(귀화식물종수/전체식물종수×100)을 산정하였고, 전체 귀화식물 종에 대한 이입시기 및 귀화도를 박수현 (2002)의 연구사례를 토대로 분석하였다. 또한 도시화지수 (귀화식물종수/전국귀화식물종수×100)를 산출하기 위해 최신목록에 근거하여 국가표준식물목록 321종의 귀화식물을 기준으로 하였다. 조사결과 우이천에서 출현한 식물상은 66과 148속 181종 14변종 2품종 2아종 199분류군, 귀화식물은 13과 33종 이 발견되었다. 목본성 귀화식물로 아까시나무, 족제비싸리, 가죽나무 3종이 출현하였으며, 초본성 귀화식물로 소리쟁이, 흰명아주, 개소시랑개비, 달맞이꽃, 가시상추, 개망초, 붉은서나물, 털별꽃아재비 등 30종이 조사되었다. 각 지점 별로 하천 좌안 제방부에서 총 출현종 60종, 귀화식물 총 12종, 귀화율은 6.03%이다. 하천 좌안 둔치부는 80종, 20종 10.1%, 하천 사주부(모래톱)는 44종, 10종, 5,03%, 하천 우안 둔치부는 134종, 27종, 13.6%, 하천 우안 제방부는 88종, 19종, 9.55%로 하천 우안 둔치부에서 총 출현종 수, 귀화식물 종 수, 귀화율이 다른 지점에 비해 높게 나타났다. 이입시기는 박수현(2004)이 보고한 3시기 구분법을 준하였으며, 이입1기는 개항이후에서 1921년까지, 이입2기는 1922년에서 1963년까지, 이입3기는 1964년 이후 현재까지로 기준하였다. 조사된 귀화식물 33종 중 이입1기는 17종으로 51.5%, 이입2기는 5종으로 15.2%, 이입3기는 11종으로 33.3%로 나타났다. 귀화도는 귀화식물의 분포 특성을 적용하기 위해 박수현 등(2002)의 5등급을 기준으로 적용하여 조사대상지 내에서 조사된 귀화식물의 귀화도 분포 등급을 조사하였다. 조사결과 소리쟁이, 흰명아주, 아까시나무, 돼지풀, 미국가막사리, 서양민들레 등 5등급으로 조사되었다. 단풍잎돼지풀, 미국쑥부쟁이 등 4등급, 털여뀌, 미국자리공, 개소시랑개비, 나팔꽃, 붉은서나물, 뚱딴지 등 3등급, 털비름, 큰금계국 등 2등급, 털독말풀 등 1등급으로 조사되었다. 특히, 환경부에서 지정한 생태계교란식물인 가시상추, 돼지 풀은 5등급에 포함되어 전국적으로 분포하고 개체수가 많으며 단풍잎돼지풀, 미국쑥부쟁이의 경우 4등급에 포함되어 현재는 국지적으로 분포하고 있지만 개체수가 많아 하천 전반에 확산될 우려가 있으므로 지속적인 모니터링과 체계적인 관리가 필요한 실정이다. 도시화지수는 조사대상지에 대한 도시화지수를 산정하기 위해 전국 귀화식물 총 종수 (N=321)를 기준으로 산정한 결과 10.3%로 나타나고 있다. 경안천 10.48%(손지원 외, 2011), 중랑천 27.9%(이유미 외, 2002), 전주천 25.1%(변무섭 외, 2005), 내동천 16.6%(유주한 외, 2010), 양재천 13.6%(박홍철 외, 2011)과 비교하였을 때 낮은 도시화율을 나타내고 있다. 이는 하천유역 길이가 짧고 조사면적이 작기 때문에 면적이 큰 하천에 비해 도시화지수가 낮게 나타날 가능성이 높은 것으로 판단된다. 종합적으로 우이천 강북구간의 식물상을 조사한 결과 66과 148속 181종 14변종 2품종 2아종 199분류군, 그 중 귀화 식물은 13과 33종으로 나타났다. 소리쟁이, 흰명아주, 가죽 나무, 달맞이꽃, 가시상추, 돼지풀, 서양민들레 등 하천 전반 에 고루 분포하며 특히 단풍잎돼지풀, 미국쑥부쟁이의 경우 국지적으로 분포하지만 개체수가 많아 하천의 전반에 확산 될 우려가 있다. 관리방안으로 가시상추, 단풍잎돼지풀, 돼지풀, 미국쑥부쟁이 등 생태계교란식물 관리는 생장 초기 전과 후로 나누어 시기별로 제거한 후 하천식생과 어울리는 수종이나 초본류를 식재하는 것이 바람직하다. 특히 도시하천의 생태계가 건강하게 유지될 수 있도록 지속적인 모니터링과 체계적인 관리를 병행하여야 한다.