Spatiotemporal Dynamics and Collective Behavior in Chemical Systems
化学系统中的时空动力学和集体行为
基本信息
- 批准号:0809058
- 负责人:
- 金额:$ 44万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2008
- 资助国家:美国
- 起止时间:2008-08-01 至 2012-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Kenneth Showalter of West Virginia University is supported by an award from the Theoretical and Computational Chemistry program for research into the spatiotemporal dynamics and collective behavior of chemical systems. Partial co-funding for this award was provided by the Applied Mathematics program in the Division of Mathematical Sciences. Three main lines of investigation are being pursued in this work: (i) the collective behavior of particle-like reaction-diffusion waves; (ii) the synchronization and dynamical quorum sensing behavior of large populations of oscillatory beads; and (iii) the behavior of collections of self-propelled catalytic particles. In the first project, populations of stabilized waves in a distributed photosensitive Belousov-Zhabotinsky (BZ) medium are being studied to characterize collective behavior in a controlled laboratory setting. Waves interact via a Lennard Jones type potential and the origin of different types of collective behavior, such as processional and rotational modes, is being characterized. In the second project, large populations of catalyst-loaded beads are studied in catalyst-free BZ reaction mixtures. The focus of these studies is to examine synchronization and dynamical quorum sensing behavior in stirred suspensions and spatiotemporal distributed systems. The third project involves studies of the interactions of self-propelled catalytic particles in reactant solutions. Silica spheres are prepared with various metal or enzyme coatings, such as Pt or horseradish peroxidase, that catalyze the decomposition of a reactant, such as hydrogen peroxide. The propagation behavior of these particles is then studied as a function of particle density to determine correlations in velocity leading to collective behavior. All three lines of research are expected to yield new and important information about spatiotemporal dynamics and collective behavior in chemical systems and offer insights into such behavior in biological systems. The studies of interacting particle-like waves will advance control of spatiotemporal systems and will offer insights into collective behavior from laboratory experiments. A better understanding of synchronization and dynamical quorum sensing mechanisms will be gained in the studies of large populations of discrete oscillators, offering insights into related dynamics of microorganisms. The studies of interacting self-propelled catalytic particles will provide new examples of collective behavior and new chemical model systems for developing an understanding of complex interactions. The impact of the work is further broadened through Showalter's participation in outreach activites involving the International Center for Theoretical Physics that are bringing hands-on research experiences to scientists in developing countries such as India, Brazil and Cameroon.
西弗吉尼亚大学的肯尼思·夏尔特(Kenneth Showalter)获得了理论和计算化学计划的奖项,用于研究化学系统的时空动力学和集体行为。 该奖项的部分共同资助由数学科学系的应用数学计划提供。 在这项工作中,正在提出三个主要调查线:(i)粒子样反应 - 扩散波的集体行为; (ii)大量振荡珠的同步和动态群体传感行为; (iii)自露催化颗粒的集合的行为。 在第一个项目中,正在研究分布式光敏的Belousov-Zhabotinsky(BZ)培养基中的稳定波的种群,以在受控实验室环境中表征集体行为。波浪通过Lennard Jones类型的潜力相互作用,并且正在表征不同类型的集体行为(例如行程和旋转模式)的起源。在第二个项目中,在无催化剂的BZ反应混合物中研究了大量催化剂的珠子。这些研究的重点是检查搅拌悬浮液和时空分布式系统中的同步和动态群体传感行为。第三个项目涉及对反应物溶液中自露的催化颗粒相互作用的研究。 二氧化硅球由各种金属或酶涂层(例如PT或辣根过氧化物酶)催化反应物(例如过氧化氢)的分解。然后研究这些颗粒的传播行为是粒子密度的函数,以确定速度的相关性导致集体行为。预计所有三项研究都将产生有关化学系统中时空动力学和集体行为的新的重要信息,并为生物系统中的这种行为提供见解。 相互作用的粒子样波的研究将推动控制时空系统的控制,并将从实验室实验中提供对集体行为的见解。在大量离散振荡器的研究中将获得对同步和动态群体感应机制的更好理解,从而提供了对微生物相关动力学的见解。相互作用的自属性催化颗粒的研究将为集体行为和新的化学模型系统提供新的示例,以发展对复杂相互作用的理解。 通过Showalter参与涉及国际理论物理中心的外展活动,这项工作的影响进一步扩大,这些基础物理学中心正在向印度,巴西和喀麦隆等发展中国家的科学家带来动手研究经验。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Kenneth Showalter其他文献
Effect of excitability on partially pinned scroll waves in excitable chemical media.
兴奋性对可兴奋化学介质中部分钉扎滚动波的影响。
- DOI:
10.1103/physreve.108.054201 - 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:2.4
- 作者:
Kritsana Khaothong;J. Osaklung;Malee Sutthiopad;J. Luengviriya;Kenneth Showalter;C. Luengviriya - 通讯作者:
C. Luengviriya
Desynchronization Of Stochastically Synchronized Chemical Desynchronization Of Stochastically Synchronized Chemical Oscillators Oscillators
随机同步化学振荡器的去同步 随机同步化学振荡器的去同步 振荡器
- DOI:
- 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Razan Snari;M. Tinsley;Dan Wilson;S. Faramarzi;T. Netoff;J. Moehlis;Kenneth Showalter;C. E. Bennett - 通讯作者:
C. E. Bennett
Complex organizing centers in groups of oscillatory particles.
振荡粒子群中的复杂组织中心。
- DOI:
- 发表时间:
2011 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
M. Tinsley;Annette F. Taylor;Z. Huang;Kenneth Showalter - 通讯作者:
Kenneth Showalter
知能化空間における物と物の関係の抽出
智能空间中物体之间关系的提取
- DOI:
- 发表时间:
2008 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Toshiyuki Nakagaki;Makoto Iima;Tetsuo Ueda;Yasumasa Nishiura;Tetsu Saigusa;Atsushi Tero;Ryo Kobayashi;Kenneth Showalter;横井一樹 - 通讯作者:
横井一樹
Wave-induced chemical chaos.
波引起的化学混乱。
- DOI:
10.1103/physrevlett.76.546 - 发表时间:
1996 - 期刊:
- 影响因子:8.6
- 作者:
J. Merkin;Valery Petrov;Stephen K. Scott;Kenneth Showalter - 通讯作者:
Kenneth Showalter
Kenneth Showalter的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Kenneth Showalter', 18)}}的其他基金
Synchronization, Collective Behavior and Spatiotemporal Dynamics in Chemical Systems
化学系统中的同步、集体行为和时空动力学
- 批准号:
1565665 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collective Behavior and Spatiotemporal Dynamics in Chemical Systems
化学系统中的集体行为和时空动力学
- 批准号:
1212558 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Continuing Grant
Spatiotemporal Dynamics in Chemical Systems
化学系统中的时空动力学
- 批准号:
0415392 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Standard Grant
Spatiotemporal Dynamics in Chemical Systems
化学系统中的时空动力学
- 批准号:
9974336 - 财政年份:1999
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Continuing Grant
Nonlinear Dynamics in Chemical Systems
化学系统中的非线性动力学
- 批准号:
9531515 - 财政年份:1996
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Continuing Grant
Nonlinear Dynamics in Chemical Systems
化学系统中的非线性动力学
- 批准号:
9222616 - 财政年份:1993
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Continuing Grant
Nonlinear Dynamics in Chemical Systems
化学系统中的非线性动力学
- 批准号:
8920664 - 财政年份:1990
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Continuing grant
U.S.-Hungary Research on Oscillatory Iodate Oxidation of Sulfite and Ferrocyanide (Chemistry)
美国-匈牙利关于亚硫酸盐和亚铁氰化物的振荡碘酸盐氧化的研究(化学)
- 批准号:
8822786 - 财政年份:1989
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Standard Grant
Dynamic Instabilities in Simple Chemical Systems
简单化学系统中的动态不稳定性
- 批准号:
8613240 - 财政年份:1987
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Continuing grant
US-United Kingdom Cooperative Research: Propagating Reaction-Diffusion Fronts.
美英合作研究:传播反应扩散前沿。
- 批准号:
8611461 - 财政年份:1986
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
活性粒子在非恒定流场中的动力学和集体行为
- 批准号:12304247
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
给受分子聚集体非辐射复合动力学的超快光谱研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
介观尺度分子聚集体的非绝热动力学理论研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
溶液相由非化学键作用形成的聚集体结构和动力学研究
- 批准号:22273090
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
与等离激元作用的分子及分子聚集体的光谱和动力学过程的理论研究
- 批准号:22173074
- 批准年份:2021
- 资助金额:60 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Spatiotemporal Dynamics of Collective Antibiotic Resistance in Microbial Communities
微生物群落集体抗生素耐药性的时空动态
- 批准号:
9553824 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Spatiotemporal Dynamics of Collective Antibiotic Resistance in Microbial Communities
微生物群落集体抗生素耐药性的时空动态
- 批准号:
10675763 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别:
Spatiotemporal Dynamics of Collective Antibiotic Resistance in Microbial Communities
微生物群落集体抗生素耐药性的时空动态
- 批准号:
9754191 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 44万 - 项目类别: