Reakció és reakció-diffúzió rendszerek nemlineáris dinamikája = Nonlinear dynamics of reaction and reaction-diffuson systems

1) Az oszcillációs BZ és BR reakciók vizsgálata: Nem katalizált folyamatok a BZ reakcióban. A ferriin-brómmalonsav és a ferriin-malonsav reakció termékei. A CO-fejlődés forrása a klasszikus BZ reakcióban. Periodikus CO- és CO2-fejlődés felfedezése a BR reakcióban. A CO- és CO2-fejlődés teljes inhibíciója rezorcinnal és I(+1) transzfer a dijódmalonsavtól a malonsavra. A CO- és CO2-fejlődéshez vezető reakcióutak a BR reakcióban. Analógiák a BR és BZ reakciók között. A jódmalonsav mint anti-inhibitor a rezorcin-inhibeált BR reakcióban. Antioxidáns meghatározás a BR reakció segítségével 2) Kémiai dinamikai rendszerek analízise a parametrikus reprezentáció módszerével 3) Kémiai hullám-kísérletek inhomogén közegben és az eredmények interpretációja a geometriai hullámelmélet alapján; Liesegang mintázatok tanulmányozása: Kémiai hullámok terjedése körszimmetrikus inhomogén közegben. Szisztematikus front-torzulás és konszekutív frontok egy csapadékképző rendszerben. Mintázatképződés és önszerveződés egy egyszerű csapadékképző rendszerben. Gerjeszthető rendszerek modellezése sztochasztikus sejtautomatával. Tervezett mintázatok: a csapadékképződés rugalmas szabályozása elektromos árammal. Csapadékmintázatok durvulása egy mozgó reakció-diffúzió frontban 4) Elektrolit diódák tervezése és kutatása: Hidrogélek integrálása kemény és puha mikroszerkezetekbe. Negatív sóhatás egy sav-bázis diódában. Mikro-mintázatos polivinil butirál membrán sav-bázis diódákhoz | 1) Mechanistic studies of the oscillatory BZ and BR reactions: Uncatalyzed processes in the BZ reaction. Products of the ferriin-BrMA and the ferriin-MA reactions. The source of the CO evolution in the classical BZ reaction. Discovery of periodic CO and CO2 evolution in the BR reaction. Complete inhibition of the CO and CO2 evolution with resorcinol and I(+1) transfer from I2MA to MA. Reaction routes leading to CO and CO2 in the BR reaction. Analogies between the BR and BZ reactions. IMA as an antiinhibitor in the resorcinol inhibited BR reaction. Antioxidant determination with the BR reaction 2) Analysis of chemical dynamical systems with the parametric representation method 3) Chemical wave experiments in non-homogeneous media and interpretation with the geometric wave theory; Liesegang patterns: Propagation of chemical waves in a non-homogeneous medium with circular symmetry. Systematic front distortion and presence of consecutive fronts in a precipitation system. Pattern formation and self-organization in a simple precipitation system. Stochastic cellular automata modeling of excitable systems. Designed patterns: flexible control of precipitation through electric currents. Coarsening of precipitation patterns in a moving reaction-diffusion front 4) Design and research of electrolyte diodes: Integration of hydrogels in hard and soft microstructures. Negative salt effect in an acid-base diode. A micro-patterned polyvinyl butyral membrane for acid-base diode

Stochastic cellular automata modeling of excitable systems

A stochastic cellular automaton is developed for modeling waves in excitable media. A scale of key features of excitation waves can be reproduced in the presented framework such as the shape, the propagation velocity, the curvature effect and spontaneous appearance of target patterns. Some well-understood phenomena such as waves originating from a point source, double spiral waves and waves around some obstacles of various geometries are simulated. We point out that unlike the deterministic approaches, the present model captures the curvature effect and the presence of target patterns without permanent excitation. Spontaneous appearance of patterns, which have been observed in a new experimental system and a chemical lens effect, which has been reported recently can also be easily reproduced. In all cases, the presented model results in a fast computer simulation

Formation and Evolution of Chemical Gradients and Potential Differences Across Self-Assembling Inorganic Membranes

Silica gardens are well-known examples for the self-assembly of inorganic material (see figure). The growth of hollow tubes results in the spontaneous formation of two compartments with highly dissimilar pH and ion concentrations, which cause electrochemical potential differences across the membrane. Initially generated gradients are relieved over time through dynamic diffusion and precipitation processes