Önszerveződés nemegyensúlyi kémiai rendszerekben: bistabilitás, oszcilláció és mintázatok.

Adatlap
Előadó: 
Szalai István (ELTE Kémiai Intézet)
Időpont: 
csü., 2006-12-14 15:00
Helyszín: 
Kémia épület 063

Az önszerveződő nemlineáris rendszerek fontos szerepet játszanak a természetben megfigyelhető mintázatok kialakulásában. A jelenségek univerzális karaktere lehetővé teszi az egyszerűbb fizikai illetve kémiai rendszereken szerzett ismeretek felhasználását a sokkal bonyolultabb biológiai rendszerek megértésében. A nemlineáris kémiai dinamikai kutatások egyik fontos területe jelenleg a reakció-diffúzió (RD) rendszerek vizsgálata. Az előadás az egyik legegyszerűbb nemlineáris jelenség, a bistabilitás kialakulását mutatja be RD rendszerekben. Ezekben a rendszerekben diffúzió-vezérelt instabilitások révén térbeli és időbeli mintázatok alakulhatnak ki. Az alábbi labirintus-mintázatot például a bistabil klór-dioxid - jodid - jód - malonsav reakcióban figyeltük meg:

Az olyan reakciókban amelyekben a hidrogénionok az autokatalitikus speciesek, tipikus jelenség a térbeli és időbeli oszcilláció kialakulása (kémiai hullámok a jodát-szulfit reakcióban):
(Érdeklődőknek egy rövid videofelvétel: aperiodikus oszcilláció a jodát-szulfit reakcióban [avi fájl]: http://www.rsc.org/suppdata/CP/b5/b515620c/b515620c.avi)

További érdekessége ezeknek a bistabil reakcióknak, hogy segítségükkel autonóm, lágy kemo-mechanikai rendszerek hozhatók létre. Ezekben a nemlineáris reakció kémiai energiáját egy kemoreszponzív gél alakítja át mechanikai munkává.

Irodalom:

J. Boissonade, P. De Kepper, F. Gauffre, I. Szalai: ,,Spatial Bistability: A source of Complex Dymamics. From Spatio-Temporal Reaction-Diffusion Patterns to Chemomechanical Structures\'\' Chaos, 2006, 16, 037110.
Szalai, I.; De Kepper, P.: ,,Turing Patterns, Spatial Bistability and Front Instabilities in a Reaction-Diffusion System" J. Phys. Chem. A, 2004, 108, 5315.
Szalai, I.; De Kepper, P. : ,,Spatial Bistability, Oscillations and excitability in the Landolt Reaction\'\' Phys. Chem. Chem. Phys., 2006, 8, 1105