燃料驱动的耦合协同超分子系统中的时空图样涌现
软凝聚态物质
2026-01-23 v1 化学物理
摘要
化学燃料驱动的超分子系统在远离平衡态时，通过持续的能量或燃料消耗，可以表现出类似于生命物质的复杂、随时间变化的行为。在此，我们引入一个最小反应-扩散模型，该模型捕捉了由单体激活和失活驱动的协同超分子聚合网络的基本动力学。我们表明，自催化增长和抑制衰减之间的平衡在模型中维持了一个非平衡稳态，该稳态经历霍普夫分岔，产生自激振荡。当通过扩散引入空间输运时，系统显示出丰富的时空现象，例如行波波前和瞬态多边形图样。我们的结果表明，反应动力学与扩散之间的相互作用可以在合成超分子聚合物系统中自发产生自组织的、类生命的动力学。这一理论框架不仅连接了分子自组装与活性物质动力学，还为创造由化学燃料驱动的自适应、振荡和自图案化材料提供了设计原则。
引用
@article{arxiv.2601.15662,
title = {Emergence of spatiotemporal patterns in a fuel-driven coupled cooperative supramolecular system},
author = {Akta Singh and Nayana Mukherjee and Jagannath Mondal and Pushpita Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.15662},
year = {2026}
}