Reakció-diffúzió és kemomechanikai mintázatok előállítása és vizsgálata = Systematic design and analysis of reaction-diffusion and chemomechanical patterns

摘要

A kémiai önszerveződés egyik érdekes megjelenési formája a reakció-diffúzió rendszerekben kialakuló időben és térben periodikus koncentráció eloszlások, azaz a kémiai mintázatok kialakulása. A kutatási program céljának megfelelően sikerült: (a) új kémiai rendszerekben mozgó és stacionárius kémiai mintázatokat előállítanunk, (b) hidrogénion autokatalitikus reakciók és kemoreszponzív hidrogélek kapcsolásával autonóm kemomechanikai rendszereket kialakítani. Ez utóbbiakban a kémiai energia mechanikai munkavégzéssé alakul át a gél duzzadása illetve összehúzódása során. A kísérleti eredmények értelmezéshez megkezdtük a vizsgált rendszerek modellezését. Ehhez javaslatot tettünk egy új közelítő módszerre, amely lehetővé teszi a megfigyelt pszeudo-kétdimenziós mintázatok kevéssé számításigényes numerikus szimulációját. A pályázat támogatásával végzett kutatómunka eredményeit 10 cikk, 6 előadás és 4 poszter formájában mutattuk be. A szélesebb közönség számára kísérleti bemutatóval kísért előadásokat tartottunk, illetve ismeretterjesztő cikkeket jelentettünk meg a kutatómunka eredményeiről. | One of the most fascinating form of chemical self-organization is the formation of time-space periodic concentration fields, chemical patterns. According to the aim of the research project we have produced patterns in new chemical reactions and autonom chemomechanical systems by coupling proton autocatalytic reactions and chemoresponsive hydrogels. The latter system is capable to transfrom the chemical energy into mechanical work. We have also started to perform numerical simulations related to the investigated experimental systems. In order to reduce the computational effort we have suggested a new approximate method for the simulation of the pseudo two dimensional patterns. The results of the project have been published by 10 papers, 6 oral lectures and 4 posters. The knowledge from the projects was disseminated by lectures and publications for broad audience.