开放化学反应网络中的生长热力学
分子网络
2024-12-05 v1 统计力学
摘要
我们确定了在满足质量作用动力学的均匀开放化学反应网络（CRN）中观测到无限生长所需的热力学条件。我们还通过考虑从周围环境供给的化学功中转化为 CRN 自由能的比例，刻画了生长的热力学效率。我们发现，在通过将某些物种浓度固定为常数值进行恒化培养的 CRN 中，或在连续流搅拌釜反应器中，不可能出现无限生长。无限生长需要至少一种物种来自周围环境的恒定净流入。在此情形下，单分子 CRN 总是产生平衡线性生长，即物种以平衡浓度与效率一进行连续线性累积。多分子 CRN 是产生非平衡生长（即物种以非平衡浓度连续累积）所必需的。伪单分子 CRN——多分子 CRN 的一个子类——总是产生渐近线性生长且效率为零。我们的发现表明了 CRN 拓扑结构与恒化培养方式在决定生长动力学与热力学中的重要性。
引用
@article{arxiv.2310.08336,
title = {Thermodynamics of Growth in Open Chemical Reaction Networks},
author = {Shesha Gopal Marehalli Srinivas and Francesco Avanzini and Massimiliano Esposito},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.08336},
year = {2024}
}