라만 분광학과 분자 모델링을 이용하여 메탄과 육불화황의 혼합 기체 가스 하이드레이트의 성장거동을 연구하였다. 라만 분광학 결과에 의하면 메탄을 객체 가스로 사용할 경우 메탄이 물 분자로 이루어지는 가스 하이드레이트 호스트 구조 내의 큰 동공을 채우고 차례로 작은 동공이 채워지게 되는데 반하여 육불화황을 혼합한 경우 육불화황과 메탄이 경쟁적으로 큰 동공을 채우고 이어 작은 동공에는 메탄만 채워지는 방식으로 전체 가스 하이드레이트 구조가 안정화됨을 관찰하였다. 분자 모델링에 의한 결합에너지 계산 결과 큰 동공의 경우 육불화황은 -26.9 kcal/mol, 메탄은 -24.2 kcal/mol의 결합에너지를 보여 육불화황이 채워지는 것이 약간 더 안정함을 알 수 있었고 작은 동공의 경우 육불화황은 1.2 kcal/mol, 메탄은 -22.0 kcal/mol로 큰 크기의 육불화황이 작은 동공에는 채워질 수 없음을 보여주었다. 이와 같은 접근법은 향후 다양한 객체 기체 가스 하이드레이트의 성장거동을 예측하는데 적용될 수 있을 것이다.
The growth behavior of $CH_4$ and $SF_6$ mixture gas hydrate has been investigated by a combined approach of Raman spectroscopy and molecular modeling. Raman spectroscopy results presented that when $CH_4$ is used only, $CH_4$ guest molecule is inserted first into the large cavity of the host structure built by $H_2O$ molecules and then into the small cavity to stabilize the whole gas hydrate structure. In the other hand, when $SF_6$ is mixed together, $SF_6$ is favored over (or competing with) $CH_4$ in being inserted into the large cavity and the small cavity still prefers $CH_4$ insertion. The calculations of binding energies clearly supported this. While $SF_6$ has a binding energy of -26.9 kcal/mol a little lower than -24.2 kcal/mol of $CH_4$ in the large cavity, $SF_6$ and $CH_4$ has 1.2 kcal/mol and -22.0 kcal/mol, respectively, in the small cavity. It indicates that the sizable $SF_6$ is not preferred in the small cavity but has a relative energetic advantage over $CH_4$ in the large cavity.
