Resonant amplification of enzymatic chemical oscillations by oscillating flow

化学反应 化学种类 扩散 振幅 化学反应器 化学过程 强迫(数学) 物理 电流(流体) 焊剂(冶金) 机械 分叉 振荡(细胞信号) 化学物理 化学 流量(数学) 材料科学 共振(粒子物理) 振动 霍普夫分叉 非线性系统 热力学 原子物理学 光学 有机化学 大气科学 生物化学
作者
Oleg E. Shklyaev,Anna C. Balazs
出处
期刊:Chaos [American Institute of Physics]
卷期号:31 (9) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0061927
摘要

Using theory and simulation, we analyzed the resonant amplification of chemical oscillations that occur due to externally imposed oscillatory fluid flows. The chemical reactions are promoted by two enzyme-coated patches located sequentially on the inner surface of a pipe that transports the enclosed chemical solution. In the case of diffusion-limited systems, the period of oscillations in chemical reaction networks is determined by the rate of the chemical transport, which is diffusive in nature and, therefore, can be effectively accelerated by the imposed fluid flows. We first identify the natural frequencies of the chemical oscillations in the unperturbed reaction–diffusion system and, then, use the frequencies as a forcing input to drive the system to resonance. We demonstrate that flow-induced resonance can be used to amplify the amplitude of the chemical oscillations and to synchronize their frequency to the external forcing. In particular, we show that even 10% perturbations in the flow velocities can double the amplitude of the resulting chemical oscillations. Particularly, effective control can be achieved for the two-step chemical reactions where during the first half-period, the fluid flow accelerates the chemical flux toward the second catalytic patch, while during the second half-period, the flow amplifies the flux to the first patch. The results can provide design rules for regulating the dynamics of coupled reaction–diffusion processes and can facilitate the development of chemical reaction networks that act as chemical clocks.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
NexusExplorer应助量子星尘采纳,获得10
刚刚
高高千琴完成签到,获得积分10
1秒前
酷波er应助量子星尘采纳,获得10
2秒前
2秒前
李哈哈发布了新的文献求助10
3秒前
小二郎应助量子星尘采纳,获得10
4秒前
小二郎应助量子星尘采纳,获得10
5秒前
我是老大应助量子星尘采纳,获得10
6秒前
CodeCraft应助量子星尘采纳,获得10
6秒前
bkagyin应助乐乐采纳,获得10
6秒前
SciGPT应助量子星尘采纳,获得10
7秒前
Zhangqg完成签到,获得积分10
7秒前
小蘑菇应助量子星尘采纳,获得10
8秒前
9秒前
ella发布了新的文献求助10
10秒前
jyhh完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
大模型应助Zhangqg采纳,获得10
12秒前
李哈哈完成签到,获得积分20
14秒前
科研民工发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
Hello应助wdw2501采纳,获得10
15秒前
爆米花应助差不多采纳,获得10
16秒前
国泰民安完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
Summer发布了新的文献求助10
17秒前
搜集达人应助量子星尘采纳,获得10
17秒前
搜集达人应助量子星尘采纳,获得10
18秒前
啦啦啦完成签到 ,获得积分10
18秒前
游大侠发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
19秒前
20秒前
鬼先生发布了新的文献求助10
20秒前
西奥完成签到 ,获得积分10
20秒前
jikang发布了新的文献求助10
21秒前
今后应助学不完也学不会采纳,获得10
23秒前
香蕉觅云应助量子星尘采纳,获得10
23秒前
路飞发布了新的文献求助10
23秒前
高分求助中
(禁止应助)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Organic Chemistry 1500
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
Introducing Sociology Using the Stuff of Everyday Life 400
Conjugated Polymers: Synthesis & Design 400
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 380
Metals, Minerals, and Society 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4260156
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3793081
关于积分的说明 11896577
捐赠科研通 3440645
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1888258
邀请新用户注册赠送积分活动 938982
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 844362