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
Xu完成签到,获得积分10
刚刚
myh应助范范采纳,获得10
刚刚
2秒前
共享精神应助李键刚采纳,获得10
2秒前
yuan发布了新的文献求助50
2秒前
2秒前
深情安青应助YJ888采纳,获得10
3秒前
今晚打老虎完成签到,获得积分10
3秒前
hayin完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
luo完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
李庭福发布了新的文献求助10
7秒前
敛茫完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
舒心衣发布了新的文献求助10
7秒前
哆啦发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
汉堡包应助myf采纳,获得10
9秒前
所所应助逢考必过采纳,获得10
10秒前
happiness发布了新的文献求助10
10秒前
pluto应助幽默的雪冥采纳,获得10
10秒前
xfwd发布了新的文献求助20
11秒前
怡书陈发布了新的文献求助10
12秒前
孤独的香魔完成签到,获得积分10
14秒前
wfoldman发布了新的文献求助10
14秒前
纯真夏之发布了新的文献求助10
14秒前
tt发布了新的文献求助10
16秒前
Echo发布了新的文献求助10
17秒前
19秒前
小白完成签到 ,获得积分10
19秒前
善学以致用应助hgg采纳,获得10
20秒前
简单成危发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
22秒前
千余完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
sj发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
tt完成签到,获得积分10
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《机器学习——数据表示学习及应用》 600
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
Fiction e non fiction: storia, teorie e forme 500
Routledge Handbook on Spaces of Mental Health and Wellbeing 500
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
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 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5321239
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4463064
关于积分的说明 13888665
捐赠科研通 4354148
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2391585
邀请新用户注册赠送积分活动 1385183
关于科研通互助平台的介绍 1354924