反応拡散系にみられる時空間フラクタル構造の解明

阐明反应扩散系统中观察到的时空分形结构

• 批准号: 15740240
• 负责人: 早瀬 友美乃
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740240/
• 关键词: 反応拡散系; パターン形成; 時空間パターン; ノイズの影響; 化学反応; パルスダイナミクス; 分裂現象

自然界に存在する系の多くは非平衡系であり、それらは常にノイズにさらされている。しかし、パターン形成を伴う非平衡系のノイズに対する影響はこれまでにあまり調べられていない。反応拡散系に見られる「時空フラクタル構造」の構造安定性を考える一環として、系にノイズをかける研究を行った。1.時空間カオスのリエントラント転移時空間カオスを示す反応拡散方程式にノイズを加える計算機実験を行った。結果、あるパラメタ領域において、ノイズ強度を上げていくと、時空間パターンが、一度、ノイズだけの状態になり、さらにノイズ強度をあげることにより、再び時空間パターンがあらわれるという、リエントラント転移がみられた。この結果は、ノイズは系を乱すだけではなく、非平衡系におけるパターン形成に重要な役割をはたしていることをしめしている。2.金属表面上でのCO酸化反応金属表面上で起こるCOの酸化反応におけるノイズの影響を、実験と理論両面からおこなっている。例えばイリジウム(111)表面上での酸化反応によって生成される二酸化炭素の量を測定する。その際、系の温度にノイズをくわえることによりどのような影響があるかを調べた。その結果、酸化反応のタイムスケールが数秒にもかかわらず、非常に長い(1日のオーダー)の緩和現象が観測された。この現象について、CO,Oの吸着、脱離、および、表面上での酸化反応、拡散を考慮した、反応拡散方程式を用いて解析をおこなった。その結果、界面の運動および核形成が、このような長時間の緩和現象を引き起こす要因であることが理論的にわかった。さらに、最近の実験により、実際の金属表面上における界面の運動が観測され、理論的な予想と一致をすることがわかった。

In nature, there are many non-balanced systems such as する system and の多くは non-balanced system であり and それらは长にノイズにさらされている. The しかし and the パターン form the をband う non-balanced system のノイズに対する and influence the はこれまでにあまりtone べられていない. The structural stability of the "Space-Time Fault Structure" is reflected in the structure stability of the system, and the structure stability of the system is analyzed. 1. Time and space カオスのリエントラント転shift time and space space カオスをshow the inverse 濜拡divergence equation にノイズをadd えるcomputer実験を行った. Result, あるパラメタ domain において, ノイズstrength を上げていくと, time and space パターンが, one degree, ノイズだけのstate になり, さらにノイズStrength をあげることにより, び时spaceパターンがあらわれるという、リエントラント転提がみられた.このRESULTは, ノイズは式を乱すだけではなく, unbalanced system におけるIt is an important part of the formation of パターン. 2. The acidification reaction of CO on the metal surface. The acidification reaction of CO on the metal surface. The effect of acidification and reaction of CO on the metal surface. Example: えばイリジウム(111) The amount of acidified carbon produced by acidification reaction on the surface of でのによって was measured. The temperature of the system is affected by the temperature of the system and the temperature of the system.その results, acidification reaction のタイムスケールがseconds にもかかわらず, very long い (1 day のオーダー) easing phenomenon がmeasurement された.このphenomenon について, CO, O sorption, detachment, および, でのacidification reaction on the surface, 拡dispersion をConsider した, reaction 拡dispersion equation をUse いて to analyze をおこなった. The results of the interface, the movement of the interface, the formation of nuclei, and the long-term relaxation of the phenomenon are caused by the であることが theory.さらに, the latest の実験により, the における interface on the metal surface, the movement of the interface, the theoretical なyuimai とconsistency をすることがわかった.