Department of Physical Chemistry (University of Debrecen)
Participants
Dózsa, László Hantz, Péter Noszticzius, Zoltán Rábai, Gyula Volford, András
Starting date
2002-01-01
Closing date
2006-12-31
Funding (in million HUF)
11.280
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Komplex kémia rendszerek nemlineáris dinamikai viselkedését tanulmányoztuk. Új algoritmus dolgoztunk ki és alkalmaztunk sikerrel szulfit alapú pH-oszcillátorok szisztematikus tervezésére. Különleges hőmérséklet-kompenzációs mechanizmusokat találtunk pH-oszcillátorokban és a Bray-reakcióban. Kísérleti AUTO-eljárást dolgoztunk ki elektrokémiai „oszcillátorok” bifurkációs diagramjának kísérleti meghatározására. Új módszert dolgoztunk az elektrokémai oszcillátorok esszenciális dinamikai változójának, a kettősréteg kapacitás időskálájának kísérleti változtatására. A módszer lehetővé teszi az elektrokémia oszcillátorok típusának egyszerű kísérelti meghatározását. Kinetikai kísérletek alapján új mechanizmust javasoltunk az oxálsav szubsztrátumú BZ-reakcióra valamint a malonsav bromátos oxidációjára erősen savas közegben. Igazoltuk, hogy Voronoi-mintázatok képződhetnek csapadékképződéssel járó frontreakciókban. A BZ-reakció Oregonátor-modelljét alkalmazva szimuláltuk a a kémiai információ hullámszerű terjedését az egydimenziós gerjeszthető közegben elhelyezett „rések” sorozatán keresztül. Megmutattuk, hogy hullámok sorozata ún. rezonanciamintázatok szerint terjedhet. Kísérletileg és modelszámításokkal tanulmányoztuk az időfüggő megvilágítás hatását az ún. fényérzékeny BZ-elegy vékony rétegében képződő spirális hulllámok dinamikájára. Megállapítottuk, hogy a szenzoriális terület nagysága és alakja alapvetően meghatározza a spirális mozgás dinamikáját.
Results in English
Nonlinear dynamics of complex chemical systems has been studied. A new algorithm has been developed and applied for systematic design of sulphite-based pH-oscillators. Unusual mechanisms of temperature-compensation have been found in pH-oscillators and the Bray reaction. An experimental AUTO-algorithm has been developed and tested for determining the bifurcation diagram of electrochemical oscillators. A new method has been developed to experimentally alter an essential dynamical variable of the electrochemical oscillators: the time-scale of double-layer capacitance. The method allows to determining the type of oscillators. Based on kinetic data, a new mechanism has been proposed for the BZ system with oxalic acid substrate and for the Ce(IV)-malonic acid reaction in strong acidic medium. Formation of Voronoi diagrams generated by regressing edges of precipitation fronts has been verified experimentally. Signal transmission of chemical information across one dimensional series of gaps via chemical waves has been simulated by using the Oregonator model of the excitable BZ medium. Appearance of resonance patterns has been verified by the calculations. Dynamics of spiral wave rotation has been studied experimentally and numerically in the BZ medium under the influence of time dependent perturbation by visible light. It has been found that the size and shape of the sensory domain applied to generate the feedback signal determines the peculiar dynamics of spiral rotation.
Pelle K; Wittmann M; Lovrics K; Noszticzius Z; Turco Liveri ML; Lombardo R: Mechanistic Investigations of the BZ reaction with Oxalic Acid Substrate I., J. Phys. Chem. A. 108: 5377-5385, 2004
Armstrong GR; Taylor A; Scott SK; Gáspár V: Modelling wave propagation across a series of gaps, Phys. Chem. Chem. Phys. 6: 4677-4681, 2004
Szántó G. T; Rábai Gy.: pH Oscillations in the BrO3(-)-SO3(2-) Reaction in a CSTR, J. Phys. Chem. A. 109: 5398-5402, 2005
Kovács K; Hussami L.; Rábai Gy.;: Temperature Compensation in the Oscillatorz Bray Reaction, J. Phys. Chem. A. 109: 10302-10306, 2005
Kiss, I. Z.; Kazsu, Z.; Gáspár, V.: An Experimental Strategy for Identification of the Role of Essential Species in Oscillatory Systems, J. Phys. Chem. A. 109: 9521–9527, 2005
Gáspár, V.; Virág, T.: Synchronization of nonidentical electrochemical oscillators of S-type (poszter), Int. Conf. on Control and Synchronization in Dynamical Systems, Mexico, 2005
Onel L.; Bourceanu G.; Bitter I.; Wittmann M.; Noszticzius Z.;: Uncatalyzed Reactions in the Classical BZ System 2. The Malonic Acid - bromate reaction in acidic media, J. Phys. Chem. A. 110: 990-996, 2006
Kiss I. Z.; Kazsu Z.; Gáspár V.: Tracking Unstable Steady States and Periodic Orbits of Oscillatory and Chaotic Electrochemical Systems Using Delayed Feedback Control, Chaos 16: Art. No. 033109, 2006
