Заседание семинара по социофизике

Доклад д.ф.-м.н., проф. В.К.Ванага
(Балтийский Федеральный университет им. Иммануила Канта, г. Калининград)

Диссипативные структуры в микрогетерогенных средах
(а) кросс-диффузия, (б) БЖ-капельки

Аннотация доклада

Диссипативные структуры возникают, когда выполняются условия для одной из двух диффузионных нестабильностей: Тьюринга или волновой нестабильности . Условия возникновения этих нестабильностей хорошо известны для гомогенных реакционно-диффузионных систем с диагональными коэффициентами диффузии. Однако если существуют недиагональные коэффициенты диффузии (коэффициенты кросс-диффузии), то диссипативные структуры могут возникать при условиях, запрещенных для привычного случая с диагональными коэффициентами.

Например, для возникновения структур Тьюринга уже допустим случай, когда коэффициент ингибитора равен или даже меньше коэффициента диффузии активатора. В докладе будут рассмотрены случаи возникновения диссипативных структур, обусловленных кросс-диффузией.

Если реакционно-диффузионная система протекает не в гомогенном растворе, а в ансамбле взаимодействующих микрокапель, то возможны новые структуры, обусловленные механизмами обмена информацией (или массообмена) между микрокаплями. Будут рассмотрены такие структуры на примере стабилизированных микрокапель, наполненых реагентами реакции Белоусова-Жаботинского.

Литература

1. Vanag V.K.; Yang L.F.; Dolnik M.; Zhabotinsky A.M.; Epstein I.R. 'Oscillatory cluster patterns in a homogeneous chemical system with global feedback' Nature 2000, v. 406 (6794), 389-391.

2. Vanag V. K.; Epstein I. R. 'Inwardly rotating spiral waves in a reaction-diffusion system' Science 2001, v. 294 (5543), 835-837.

3. Ванаг В. К. "Волны и динамические структуры в реакционно-диффузионных системах. Реакция Белоусова-Жаботинского в обращенной микроэмульсии" Успехи физических наук 2004, 174 (9), 992-1010.

4. Ванаг В.К. 'Диссипативные структуры в реакционно-диффузионных системах. Эксперимент и теория' (Издательство 'RCD', Москва, 2008, 300 стр.).

5. T. Bánsági, V. K. Vanag, and I. R. Epstein 'Tomography of Reaction-Diffusion Microemulsions Reveals Three- Dimensional Turing Patterns', Science, 2011, v. 331, 1309- 1312.

6. I. R. Epstein, V. K. Vanag, A. C. Balazs, O. Kuksenok, P. Dayal, and A. Bhattacharya 'Chemical Oscillators in Structured Media' ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH, 2012, 45, 2160-2168.

7. Federico Rossi, Vladimir K. Vanag, Irving R. Epstein 'Pentanary Cross-Diffusion in Water-in-Oil Microemulsions Loaded with Two Components of the Belousov-Zhabotinsky Reaction' Chemistry - A European Journal, 2011, 17, 2138.

8. Federico Rossi, Vladimir K. Vanag, E. Tiezzi, Irving R. Epstein 'Quaternary Cross-Diffusion in Water-in-Oil Microemulsions Loaded with a Component of the Belousov-Zhabotinsky Reaction'Journal of Physical Chemistry B, 2010,114 (24), 8140-8146.

9. Masahiro Toiya,Hector O. González-Ochoa,Vladimir K. Vanag, Seth Fraden, & Irving R. Epstein 'Synchronization of Chemical Micro-oscillators' JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS 2010, 1 (8), 1241-1246.

10. V. K. Vanag, I. R. Epstein 'Pattern formation mechanisms in reaction-diffusion systems' The International Journal of Developmental Biology 2009, 53, 673-681.

11. Masahiro Toiya, Vladimir K. Vanag, Irving R. Epstein 'Diffusively Coupled Chemical Oscillators in a Microfluidic Assembly' Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7753 -7755.

12. Vanag V. K.; Epstein I. R. 'Diffusive Instabilities in Heterogeneous Systems' The Journal of Chemical Physics 2003, 119 (14): 7297-7307.

13. V. K. Vanag, I. R. Epstein 'Cross-diffusion and pattern formation in reaction-diffusion systems' Perspective. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 897-912.