ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУР В СИСТЕМЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ НА КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕШЕТКЕ: МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО

Рассматривается формирование пространственных структур (кластеров) в ходе циклических превращений в модели (4+1)-Lattice Lotka-Volterra. Система моделируется с помощью разновидности метода Монте-Карло на поверхности двумерной решетки. Устанавливаются закономерности в распределении кластеров по размерам и в спаде пространственной автокорреляции. Исследуются другие зависимости, характеризующие пространственную динамику модели, а также выясняется влияние кластеров на динамику системы. В работе показывается, что добавление в систему внешнего перемешивания приводит к появлению периодических автоколебаний.

Ключевые слова: 
-
Литература

1. Ertl G. Oscillatory kinetics and spatiotemporal self-organization in reactions at solid surfaces // Science. 1991. Vol. 254. P. 1750.

2. Wintterlin J. Scanning tunneling microscopy studies of catalytic reactions // Adv. Catal. 2000. Vol. 45. P. 131.

3. Ertl G., Norton P.R. and Rustig J. Kinetic oscillations in the platinum-catalyzed oxidation of CO // Phys. Rev. Lett. 1982. Vol. 49. P. 177.

4. Imbihl R. and Ertl G. Oscillatory kinetics in heterogeneous catalysis // Chem. Rev. 1995. Vol. 95. P. 697.

5. Shvartsman S.Y., Schutz E., Imbihl R. and Kevrekidis I.G. Dynamics on microcomposite catalytic surfaces: The effect of active boundaries // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 83. P. 2857.

6. Voss C. and Kruse N. Chemical wave propogation and rate oscillations during the NO2 /H2 reaction over Pt // Ultramicroscopy. 1998. Vol. 73. P. 211.

7. Slinko M., Fink T., Loher T., Madden H.H., Lombardo S.J., Imbihl R. and Ertl G. The NO+H2 reaction on Pt(100) – steady-state and oscillatory kinetics // Surface Science. 1992. Vol. 264. P. 157.

8. Hartmann N. and Madix R.J. Dynamical rearrangements of the (2 × 1) O adlayer during CO oxidation on Cu(110) // Surface Science. 2002. Vol. 516. P. 230.

9. Ziff R.M., Gulari E., Barshad Y. Kinetic phase transitions in irreversible surfacereaction model // Phys. Rev. Lett. 1986. Vol. 56. P. 2553.

10. Brosilow B.J., Gulari E., Ziff R.M. Boundary effects in a surface reaction model for CO oxidation // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. P. 674.

11. Zhdanov V.P. Surface restructuring and kinetic oscillations in heterogeneous catalytic reactions // Phys. Rev. E. 1999. Vol. 60. P. 7554.

12. Zhdanov V.P. Surface restructuring, kinetic oscillations, and chaos in heterogeneous catalytic reactions // Phys. Rev. E. 1999. Vol. 59. P. 6292.

13. Voss C., Kruse N. Field ion microscopy during an ongoing surface reaction: NO/H2 on Pt // Applied Surface Science. 1994. Vol. 87/88. P. 127.

14. Nicolis G. and Prigogine I. Self-organization in Nonequilibrium Systems. New York.: Wiley, 1977.

15. Albano E.V. Monte Carlo simulations of surface chemical reactions: Irreversible phase transitions and oscillatory behaviour // Computer Physics Communications. 1999. Vol. 121-122. P. 388.

16. Albano E.V. and Marro J. Monte Carlo study of the CO- poisoning dynamics in a model for the catalytic oxidation of CO // J. Chem. Phys. 2000. Vol. 113. P. 10279.

17. Tammaro M. and Evans J.W. Chemical diffusivity and wave propagation in surface reactions: lattice-gas model mimicking CO-oxidation with high CO-mobility // J. Chem. Phys. 1998. Vol. 108. P. 762.

18. Liu D.J. and Evans J.W. Symmetry-breaking and percolation transitions in a surface reaction model with superlattice ordering // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 84. P. 955.

19. De Decker Y., Baras F., Kruse N. and Nicolis G. Modeling the NO + H2 reaction on a Pt field emitter tip: Mean-field analysis and Monte-Carlo simulations // J. Chem. Phys. 2002. Vol. 117. P. 10244.

20. Provata A., Nicolis G. and Baras F. Oscillatory dynamics in low dimensional lattices: A lattice Lotka-Volterra model // J. Chem. Phys. 1999. Vol. 110. P. 8361.

21. Tsekouras G.A. and Provata A. Fractal properties of the lattice Lotka-Volterra model // Phys. Rev. E. 2002. Vol. 65. art. no 016204.

22. Frachebourg L., Krapivsky P.L. and Ben-Naim E. Spatial organization in cyclic Lotka-Volterra systems // Phys. Rev. E. 1996. Vol. 54. P. 6186.

23. Efimov A., Shabunin A., Astakhov V. and Provata A. Chaotic dynamics of chemical reactions in low-dimensional substrates: Mean-Field and Monte-Carlo approaches // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2003. Т. 11, No 2. С. 72.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF): 
Текст в формате PDF: