通常,混乱的行为是在大型系统中,如天气、耦合摆动的钟摆或小行星在空间同时吸引几个巨大的天体。在原子尺度上,混乱是罕见的;相反,其他效果更突出。
尤里Suchorski(上),凯塔德田(底部),约翰Zeininger,马克西米利安。拉布冈瑟Rupprechter (l.t.r)。图片来源:维也纳科技大学
通过化学反应微观铑晶体,研究人员维也纳技术大学(你维恩)现在,第一次明确指出纳米尺度上混乱的迹象。自然通讯发布调查结果。
从活动到活动和回来
在研究化学反应相当简单:氧气与氢气混合生成水的帮助下贵金属催化剂,也是燃料电池的基本工作原理。
反应速率是受外部因素(压力、温度)的影响。然而,即使是在外部环境是一致的,这个反应展品波动行为在某些情况下。
类似于一个钟摆摆动从左至右,回来,几乎察觉不到的和高之间的反应速率振荡,从而催化系统动态和静态状态之间来回振荡。
冈瑟Rupprechter,教授,材料化学研究所维也纳科技大学欧洲杯足球竞彩
摆是一个典型的可预测的,因为它的操作是一致的,即使当略有不安或运动两次以稍微不同的方式。从这个意义上说,它完全不同于混沌系统中,初始条件的微小变化的长期行为产生截然不同的结果。几个钟摆相连松紧带这种行为的作为一个优秀的范例。
设置两次相同的初始条件是不可能的
设置两次完全相同的初始条件是不可能的。如果我们可以开始这样一个耦合系统的钟摆两次完全相同的方式,钟摆将移动两次完全相同的方式。
尤里Suchorski,教授,维也纳科技大学
然而,在现实中,这是不可能的,因为它是极难复制初始条件完全像他们第一次发生了。事实上,即使是很小的初始条件的差异将导致系统的表现比第一次完全不同。
这种现象被称为“蝴蝶效应”,这表明初始条件的微小变化产生重大影响国家在稍后的时间。
铑纳米晶体的化学振荡最近显示出非常相似的东西。
马克西米利安拉布和约翰Zeininger执行实验,说:“晶体由许多不同表面nanofacets,像一个抛光钻石,但小得多,纳米的数量级。在这些方面,化学反应振荡,但邻近的方面上的反应是耦合的。”
从秩序混乱
控制耦合行为的一个迷人的新方法包括改变氢含量。首先,沿着元素主导,让一件事就像一个心脏起搏器。其他方面加盟和移动到相同的节奏。
情况变得越来越具有挑战性的氢离子的浓度上升。各个方面在不同频率振动,但都表现出周期性和well-predictable行为。
订单,然而,突然背离如果氢离子浓度提高。混乱的胜利中,振荡将不可预测,轻微的调整开始的情况下导致截然不同的振动模式。
Suchorski说道,“这是了不起的,因为你不会真的期望在纳米级结构混乱的行为。系统越小,随机噪声的贡献就越大。事实上,噪音,这是完全不同于混乱,控制系统的行为:它是更有趣的,可以“提取”混乱的迹象。”
凯塔德田教授(筑波大学)创建了一个理论模型,证明是极有帮助的。
研究应用于Nano-Chemistry混乱
Rupprechter进一步表示,“对混沌理论的研究已经进行了几十年,它已经成功地应用于化学反应在较大(宏观)系统,但我们的研究是首次尝试从这个领域广泛的知识转移到纳米尺度。”
”小偏差在晶体的对称性可以确定催化剂表现在有序和可预见的方式或无序和混乱。这是很重要的对于不同的化学反应,甚至生物系统”,他总结道。
奥地利科学基金会(FWF;欧洲杯线上买球P32772-N和SFB TACO F81-P08)为这项研究提供了资助。
期刊引用:
拉布,M。et al。(2023)在综合区划催化反应出现混乱。自然通讯。doi: 10.1038 / s41467 - 023 - 36434 - y
来源:https://www.tuwien.at/en/