1. Title & Journal
Title : Molecular Dynamics Study of a Polymeric Reverse Osmosis Membrane
Journal : Journal of Physics and Chemistry B 2009,113, 10177-10182

2. Background of author
Edward harder
- Department of Biochemistry and Molecular Biology, Center for Integrative Science, University of Chicago

3. Summary
  본 논문은 MDS를 통해 해수담수화 공정에서의 PA계 막의 분자 구조와 solute permeation의 메카니즘을 이해하고자 하였다. 시뮬레이션에 수행된 막은 FILMTEC FT30으로 m-phenylenediamine (MPD)과 benzene 1,3,5-tricarboxylic acid chloride (TMC) 단량체로 구성되어 있는 PA계 막이다. PALS (positron annihilation lifetime spectroscopy)를 사용하여 막의 밀도를 측정하였다. 
 CHARMM을 사용하여 MDS를 수행하였으며 멤브레인 모델은 4단계 과정으로 구성되어 있다. 
 첫번째 단계 (Stage 0)에서는 TMC, MPD 각 250개의 단량체로 구성되었고 단위 셀 크기는 61.3 A인 막을 모사하였다. 단위 셀 크기를  0.5 A 씩 감소시켜 1,000 step의 MD를 48.7 A까지 수행하였다. Stage 1에서는 1ps 간격으로 아마이드 결합이 형성되어 멤브레인 중합이 일어난다. 가장 가까운 amine과 acyl chloride 그룹 사이의 분자간 포텐셜은 Stage 2에 나타나있다. 마지막 Stage 3 에서는 free acyl chloride 단량체는 amine로 바뀌고 남은 free 단량체는 제거한다. 
 실제 중합은 1초 이상이 소요되나 이는 MD를 통해 모사할 수 없기 때문에, practical simulation time에서의 reasonable model을 적용하였다. 
 대부분의 MPD, TMC 단량체는 Stage 1에서 아마이드 결합을 하였고, Stage 2,3으로 갈수록 결합수는 감소하나 Cluster size는 증가하였다. 
 MDS를 통한 Water flux와 문헌상 실험값은 같은 차수로서 납득할 만한 시뮬레이션 결과를 보였다. 

4. Originality & Application
  본 연구 RO막의 분자수준의 구조적 특성과 solute permeability를 MDS을 통해 접근하였다. FT30 멤브레인의 중합 과정 및 분자간 포텐셜에 및 water bulk region과 멤브레인 inner region에서의 solute permeability, water flux를 모사하였다. 
 연구 결과를 바탕으로 다른 상용막과의 비교 및 모사가 가능할 것으로 보이고, PALS 실험을 통해 효율적인 RO막의 구조(기공 크기 및 수)에 대한 연구가 더 진행 될 수 있을 것으로 생각된다. 

5. Reviewer contact : 김영미 (youngmikim@gist.ac.kr)