Replicación precisa de estructuras químicas sostenidas por ruido

ALEJANDRO SÁNCHEZ; GONZALO IZÚS; ROBERTO DEZA

Merlo

Taller; 9° Taller Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada; 2011

El mecanismo DIFICI (di_erential-_ow-induced chemical instability), predicho y experimentalmente observado en la reacción de Belousov-Zhabotinsky en 1993, abrió un nuevo camino al estudio de la formación de estructuras en sistemas químicos autocatalíticos. Su naturaleza convectiva se reconociórápidamente mediante simulaciones numéricas, y luego se con_rmó y estableció de_nitivamente mediante modelos teóricos. Para elucidar los mecanismos subyacentes en la formación de estructuras disipativas en sistemas de reacción-difusión con deriva se debe distinguir entre inestabilidades convectiva y absoluta. En un régimen absolutamente inestable las perturbaciones locales del estado estacionario (en una descripción Euleriana) crecen y se propagan a todo el sistema. En un régimen convectivamente inestable las perturbaciones son arrastradas por la corriente más rápidamente que su ritmo de dispersión. Estructuras macrosc_picas llamadas estructuras sostenidas por ruido (NSS) aparecen en este último régimen si se presenta ruido o alguna fuerza externa y desaparecen a través de los bordes cuando el ruido o la fuerza cesan, volviendo al estado homogeneo. Hace algun tiempo se reportó la aparición de NSS en un sistema con cinética de Gray-Scott en un reactor tipo packed-bed (el cual se sabe tiene una DIFICI hacia un régimen convectivamente inestable)[1]. En este trabajo dos copias idénticas de dicho sistema se acoplan linealmente en una con_guración maestro-esclavo y se somenten a ruidos espaciotemporales Gaussianos y blancos independientes. Las simulaciones numéricas en reactores bidimensionals con _ujos uniformes y de Poiseuille muestran que el sistema esclavo copia al maestro con un alto grado de precisión y que las estructuras convectivas aparecen en este último debido a la presencia de ruido. La calidad de esta sincronización se evalúa mediante varias medidas. Se produce una inestabilidad convectiva en la variedad de sincronización, la cual se predice en forma teórica y se con_rma numéricamente [2]. [1] B. von Haeften y G.G. Izús, Phys. Rev. E 67, 056207 (2003). [2] G. G. Izús, R.R. Deza y A.D. Sánchez, J. Chem. Phys. 132, 234112 (2010).