非理想反应扩散系统的非平衡热力学：主动自组织的意义
分子网络
2024-12-05 v2 统计力学
摘要
我们发展了一个描述开放式非理想反应扩散系统动力学和热力学的框架，融合了 Flory-Huggins 混合物理论和化学反应网络理论。我们的理论阐明了这些系统中自组织耗散结构涌现的机制。它评估了维持和控制这些结构所需的耗散，并以空间分辨率区分来自每个反应和扩散过程的贡献。它还揭示了反应网络在驱动和塑造这些结构中的作用。我们识别出特定类别的网络，其中扩散过程始终在结构中达到平衡，而耗散仅源于化学反应。这些过程产生的空间配置可通过最小化动力学势来推导，与被动系统中对热力学自由能的最小化不同。该框架为调查现象（如液-液相分离、共凝聚、以及生物分子凝胶的形成）的能量成本打开了可能性。
引用
@article{arxiv.2407.09128,
title = {Nonequilibrium Thermodynamics of Non-Ideal Reaction-Diffusion Systems: Implications for Active Self-Organization},
author = {Francesco Avanzini and Timur Aslyamov and Étienne Fodor and Massimiliano Esposito},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.09128},
year = {2024}
}