A reakció-diffúzió mintázatok legfontosabb jellemzője, hogy önszerveződő módon jönnek létre. Ez a jelenség számos formában
megfigyelhető élő és élettelen természeti jelenségekben. A kutatási program
célkitűzése reakció-diffúzió mintázatok előállítására alkalmas új kémiai rendszerek
keresése volt. Legfontosabb eredményeink: (i) három új rendszerben kémiai hullámok
kialakulását figyeltük meg (jodátion-szulfition, bromátion-szulfition, jodátion-szulfition-tiokarbamid);
(ii) magyarázatot adtunk a jodátion-szulfition-ferrocianid
reakcióban korábban megfigyelt stacionárius mintázatképződésre vezető instabilitás okára;
(iii) kidolgoztunk egy szisztematikus kísérleti módszert stacionárius reakció-diffúzió mintázatok
előállítására; (iv) Hexagonális elrendeződésű foltokból, illetve csíkokból álló Turing mintázatokat hoztunk
létre a jodátion-szulfition-tiokarbamid reakcióban.
Eredményeink jelentősen hozzájárulhatnak a terület további fejlődéséhez.
kutatási eredmények (angolul)
Reaction-diffusion systems produce self-organized spatio-temporal patterns, which are common in nature.
The main goal of the research project was to explore reaction-diffusion patterns in new
chemical systems. The most important results of the project are the next: (i) we observed formation of chemical
waves in three new reactions (iodate-sulfite, bromate-sulfite, iodate-sulfite-thiourea); (ii) we clarified
the origin of the diffusion driven instability, that leads to the formation of stationary
patterns in the iodate-sulfite-ferrocyanide system; (iii) we suggested a systematic experimental
method, to search for stationary patterns in chemical reaction-diffusion
systems; (iv) we observed Turing-patterns (hexagonal array of spots and stripes) in the
iodate-sulfite-thiourea system. These results may play an essential role in the future
development of the field.
Horváth, J.; Szalai, I., De Kepper, P.: An Experimental Design Method Leading to Chemical Turing Patterns, Science (közlésre beküldve), 2009
Szalai, I.; Gauffre, F., Labrot,V., Boissonade, J., De Kepper, P.: Spatial
Bistability in a pH Autocatalitic System: From Long to Short Range Activation, J. Phys. Chem. A, 2005, 109, 7843., 2005
Vincent Labrot, Patrick De Kepper, Jacques Boissonade, István Szalai and Fabienne Gauffre: Wave Patterns Driven by Chemomechanical Instabilities in Responsive Gels, J. Phys. Chem. B 109, 21476-21480, 2005
Imre Varga, István Szalai, Robert Mészaros, and Tibor Gilányi: Pulsating pH-Responsive Nanogels, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20297-20301, 2006
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., 2006
Keresztúri, K.; Szalai, I.: Dynamics of Bromate Oscillators with 1,4-Cyclohexanedione
in a Continuously Fed Stirred Tank Reactor, Chem. Phys. Lett., 2006, 428, 288., 2006
Szalai, I.; De Kepper, P.: Spatial Bistability, Oscillations and excitability
in the Landolt Reaction, Phys. Chem. Chem. Phys., 2006, 8, 1105., 2006
Virányi, Zs.; Szalai, I.; Boissonade, J.; De Kepper, P.: Sustained Spatiotemporal Patterns in the Bromate-Sulfite Reaction
Bistability in a pH Autocatalitic System: From Long to Short Range Activation, J. Phys. Chem. A, 2007, 111, 8090., 2007
Szalai, I.; De Kepper, P.: Patterns of the Ferrocyanide-Iodate-Sulfite Reaction Revisited: The Role of Immobilized Carboxylic Functions, J. Phys. Chem. A, 2008, 112, 783., 2008
Szalai, I.; De Kepper, P.: Pattern formation of the ferrocyanide-iodate-sulfite reaction: The control of space sale separation, Chaos, 2008, 18, 026105, 2008
