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
刚刚
li完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
皮皮虾完成签到 ,获得积分10
1秒前
yang完成签到,获得积分10
2秒前
量子星尘发布了新的文献求助150
2秒前
3秒前
lmw发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
xfl完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
6秒前
xfl发布了新的文献求助10
7秒前
科研通AI2S应助生动的芷波采纳,获得10
8秒前
FashionBoy应助沈彬彬采纳,获得10
8秒前
9秒前
领导范儿应助4123采纳,获得10
9秒前
糕糕发布了新的文献求助10
9秒前
lmw完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
9秒前
777分完成签到,获得积分10
10秒前
zzyx完成签到,获得积分10
10秒前
AVsecurity完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
愉快天亦发布了新的文献求助10
12秒前
SEAL完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
勤奋的小伙完成签到,获得积分10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
Yixiaofei完成签到,获得积分10
15秒前
Orange应助苗条的老九采纳,获得10
16秒前
开心发布了新的文献求助10
17秒前
djdh发布了新的文献求助10
18秒前
小马甲应助arabidopsis采纳,获得10
19秒前
yeu103325完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
21秒前
丘比特应助发发旦旦采纳,获得10
22秒前
健康小宋完成签到,获得积分10
23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
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 1500
International Encyclopedia of Business Management 1000
Encyclopedia of Materials: Plastics and Polymers 1000
Architectural Corrosion and Critical Infrastructure 1000
Early Devonian echinoderms from Victoria (Rhombifera, Blastoidea and Ophiocistioidea) 1000
Hidden Generalizations Phonological Opacity in Optimality Theory 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4932778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4201141
关于积分的说明 13051677
捐赠科研通 3975102
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2178132
邀请新用户注册赠送积分活动 1194565
关于科研通互助平台的介绍 1105881