非線形電気化学振動子の反応伝播と集団秩序の解明

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450324
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 中林 誠一郎 埼玉大学, 理学部, 助教授 (70180346)
• キーワード: 非線形 / カオス / 電気化学 / 集団挙動 / 神経回路網 / 不導体皮膜 / 双安定性 / 鉄

研究概要

非線形鉄電気化学振動子を、同一電解そうの中に複数個漬け、振動子の相互干渉にもとづく集団挙動を観測した。鉄電気化学振動子の、双安定性は、電位とpHの2変数で書き下すことができる。自励発振を行っている振動子は、電極から軸対象に電位とプロトンの波を放出する。これら、電位と化学波の振幅は、距離と共に減衰するが、充分大きな振幅の範囲に他の振動子が存在すると、振動子は相互に影響しあって、お互いにお互いの発振状態を制御し合う。数個の振動子から、最大30個の振動子を連成させると、対称性の良い空間配列では、振動子集団が単一の発振状態を繰り返す完全引き込み状態が出現する場合と、高々数個のクラスターに分裂して各クラスター間の位相差を一定に保持したまま周期の揃った集団運動が出現する、2つの場合が観測された。これらは、配列の対称性と、信号伝播の機構を考え合わせることによって少なくとも定性的に説明可能である。しかしながら、集団のサイズを小さくして、相互干渉距離内に、複数のノードを持つ数多くの振動子を配置したり、或いは、非対称な空間配置を振動子集団に科すと、その挙動は著しく複雑になり、長周期の規則構造とカオスの判定が困難となった。この事から、現在、電位と化学種の濃度分布を時空間に渡って計算し、全系の安定性を数値的に判定する解析エンジンの作成を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Y.Shiomi,A.Karantonis and S.Nakabayashi: "Spatio-temporal Forcing on Electrochemical Oscillator/Excitator"PCCP.. 3. 479-488 (2001)
• [文献書誌] N.Ohta,Y.Qing-Kai and S.Nakabayashi: "UV Induced Desorption-Retrapping Cycle of Electro chemically Adsorred CO on Pt(111) Surface"J.phys. Chem.B.
• [文献書誌] A.Karantonis,Y.Shiomi and S.Nakabayashi: "One Dimensional poincare Map for Laser Forcing Electrochemical Dscillator"Chem. phys. Lett..
• [文献書誌] A.Karantonis and S.Nakarayashi: "Electrochemical Oscillations in a Hallow Cylinder : Spatiotemporal Response"Electrochem. Acta.. 46. 745-757 (2000)
• [文献書誌] A.Karantonis,Y.Shiomi and S.Nakabayashi: "Laser Experiments and Theoretical Modeling for the piagrosis of Bifurcation Sequences of an Oscillating Electrode Reaction"J.Bitrcations and chaos.
• [文献書誌] A.Karantonis,Y.Shiomi and S.Nakabayashi: "Coherence and Coupling during Oscillatory Electrodissolution"J.Electroaral.Chem.. 493. 57-67 (2000)