色噪声性质对一氧化氮还原反应体系随机共振的影响

研究了一定温度条件下和NO气体偏压pNO处在超临界Hopf分岔点附近时,Pt(100)/NO+CO表面催化还原反应体系被色噪声调制后的动力学行为.通过计算机模拟,观察到了色噪声诱导的反应振荡和随机共振现象.探讨了色噪声强度和相关时间对随机共振行为的影响,得到一些新的结果.     

色噪声作用下一氧化碳表面催化氧化反应体系的随机共振

研究了Pt(110)/CO+O₂表面催化氧化反应体系在一定温度条件下, 当CO气体偏压P_u在超临界Hopf分岔点附近被色噪声调制后的动力学行为. 通过计算机模拟观察到色噪声诱导的振荡和随机共振(stochastic resonance)现象, 探讨了色噪声强度和相关时间对随机共振行为的影响, 分析了体系对环境涨落的敏感性范围.     

非恒温CO表面催化氧化体系双随机共振

当考虑化学反应热、热传导和热辐射的影响时, Pt(110)/CO+O2表面催化氧化体系温度出现时空变化. 以衬底温度为控制参数, 通过计算机模拟, 研究了衬底温度噪声对该非恒温表面反应体系振荡动力学行为的影响. 研究发现, 温度噪声可以诱导体系双随机共振现象, 而且增大衬底温度可以使体系共振行为由双随机共振变为单随机共振. 这表明体系可以利用温度噪声加强其反应振荡, 并对其具有双重选择性, 人们可以通过改变衬底温度大小来控制体系的共振行为.     

合成基因网络中的内信号随机共振

研究了一个合成基因网络模型被噪声调控时的动力学行为. 通过计算机模拟发现了噪声诱导的振荡和随机共振现象(stochastic resonance), 并且发现存在一个最合适的噪声强度, 使得体系的有效振荡最容易出现. 还讨论了这种随机共振现象对基因体系的积极作用.     

阳极溶解电化学振荡体系中白噪声诱导随机共振的模拟

通过对电化学阳极溶解振荡模型加白噪声后引发的随机共振现象的模拟研究发现,在该体系的周期二振荡态时呈现显性内信号随机共振现象。当白噪声加在该电化学体系的周期二振荡态时,内信号的信噪比随着噪声的增大达到了最大值。同样噪声强度情况下,强信号的信噪比增加比弱信号的增加更加迅速。如果同时改变噪声强度,体系的信号频率也维持不变。研究表明,噪声对内信号的优化具有选择性,而体系的内信号也具有抵抗噪声和维持内在机制不变的性质。     

化学体系随机共振现象的理论研究

化学体系中随机共振现象的特性、机理、本质和应用的研究是非常重要的前沿课题。综述中国科学技术大学非线性化学实验室,在化学体系随机共振现象的理论研究中,所取得的主要成果,并阐述化学体系随机共振现象研究中所提出来的若干重要问题：非均相化学体系中随机共振;化学体系中内信号随机共振;化学体系中多重随机共振;化学体系中随机共振的调制;化学体系中色噪声作用下的随机共振;化学体系中时空随机共振;耦合化学体系中随机共振;化学体系中双参量随机共振。     

纳米尺度钯粒子表面一氧化碳氧化反应内噪声随机共振

在随机模型的基础上, 运用化学Langevin 方程、Poisson近似和精确随机模拟方法, 研究了内噪声对纳米(nm)尺度钯(Pd)粒子表面上一氧化碳(CO)催化氧化反应的影响. 在这类介观体系中, 由于显著内噪声的存在, 化学反应速率振荡具有随机性. 研究发现, 对于给定的CO偏压, 随着内噪声强度的改变, 随机振荡强度经过一个极大值, 从而证明了内噪声随机共振的存在. 这一现象表明, 合适的内噪声有利于反应速率振荡. 这种内噪声随机共振行为对外界参数(如CO偏压)具有稳定性(robust).     

嘈杂小世界网络中的随机共振现象

以双稳态振荡器耦合而成的具有小世界拓扑结构的网络为研究对象,重点研究了该体系在周期弱信号和乘性高斯白噪声的共同作用下,振荡器之间的耦合强度与网络拓扑结构的无序度对于网络动力学行为的影响．结果显示噪声可以诱导产生随机共振现象,在适中的耦合强度下增加体系拓扑的无序度可以使整个体系的随机共振现象得到加强．另外,研究表明体系中存在着一组最优的耦合强度和拓扑无序度,在它们的协同作用下体系能够最有效地检测到外界的弱信号．     

两种体系中多重随机共振的噪声调控

通过计算机模拟,介绍一种新的方法来控制两种体系中的多重随机共振,被控参数选为噪声的脉冲间隔或噪声强度.对于对称的二能级的量子耗散体系,调节量子噪声则可以实现对量子多重随机共振的控制.另外还借用不同能级之间跃迁的观点来解释多重随机共振现象的形成机理.     

电氧化甲酸反应体系的随机共振调制

采用甲酸电氧化的反应模型对随机共振的调制进行了研究。反应模型中有驱动电流和CO的饱和覆盖率两个控制参量。当弱信号和噪声同时作用于驱动电流时,固定信号强度,体系输出的脉冲间隔分布可以在合适的噪声强度时最有序,表明出现了随机共振现象。对CO的饱和覆盖率施加周期性信号的作用可以对随机共振行为进行调制,调制的结果取决于调制信号的周期及初相位。     

一氧化碳催化氧化过程中噪声和信号的协同效应

在合适的条件下 ,噪声和信号同时输入非线性体系统 ,其响应规律可以表现出协同效应 ,这就是所谓的随机共振 ,其中噪声起到积极作用 :提高信噪比 ,增加弱信号可测性 .以一氧化碳催化氧化表面反应为例 ,通过线性稳定性分析方法 ,研究了系统的稳定性问题 ,以及体系对外加噪声和信号的调制响应 ;通过数值模拟发现 ,当体系处于狭窄的双稳态区 ,或化学振荡区边缘时 ,噪声可以诱发态 态转变 ,发生随机共振现象 ,表现出比一维体系更丰富的动力学特征 .     

非高斯噪声增强纳米尺度钯粒子表面一氧化碳氧化反应随机速率振荡

过去的几十年里,人们对噪声的积极作用进行了广泛研究,其中,化学反应体系中噪声的作用引起人们的很大兴趣.人们研究了单晶表面和纳米粒子表面催化体系中内、外噪声对反应振荡的影响,发现了随机共振和相干共振现象.然而,在以往的研究中,人们总是用高斯噪声代替实际噪声.但实验研究表明,神经元和自催化反应等生物化学反应体系中可能存在非高斯噪声.本文研究非高斯噪声对纳米尺度钯粒子表面一氧化碳催化氧化反应速率振荡的影响.我们首先给出了不存在外噪声时体系振荡随粒子尺度的变化情况,得到了内噪声相干共振行为.其次,我们重点研究了在非高斯噪声作用下体系反应速率的振荡.发现,随着非高斯噪声与高斯噪声的偏离q的增大,振荡规律性经历了由差变好到再变差的演化,而且在某个最佳的q值,振荡变得最有规律性.我们分别给出了振荡时间序列、功率谱和信噪比随q值的变化,充分反映了上述振荡的演化情况.这个结果表明,适当的外噪声能够增强纳米尺度钯粒子表面一氧化碳氧化反应随机速率振荡,而且存在某个最佳的外噪声,使速率振荡得到最大程度的增强.同时表明,非高斯噪声可能比高斯噪声起到更大的增强作用.最后,我们对非高斯噪声增强一氧化碳反应速率振荡这一现象的物理机制作了简单...     

介观振荡化学反应体系的内噪声随机共振

用化学Langevin方程研究了内噪声对介观振荡化学反应体系的影响.研究发现,在确定性体系处于定态条件下,内噪声可以导致体系振荡:随着内噪声强度的变化,诱导振荡信号的信噪比通过一个极大值,表明内噪声随机共振的出现;由于内噪声强度随着系统体积的变化而改变,因此,这一现象也证明了系统尺度共振,即最佳尺度效应的存在.     

肝细胞中环境噪声所诱导的双重随机共振

通过对老鼠单个肝细胞内的钙离子振荡动力学的研究, 发现受外在环境噪声的影响, 由噪声诱导出的胞内钙离子会产生相干振荡, 并且在两个不同的噪声强度处会观察到我们称之为双重随机共振(Stochastic bi-resonance, SBR)的现象. 另外, 比较来自细胞体系内部环境的噪声发现也会出现类似的现象. 这一发现将有助于我们进一步理解生命体系中钙离子信息复杂振荡现象的形成过程及其机理. 最后我们利用该动力学体系的分岔特性来解释双重随机共振现象的形成机制.     

基于周期调节的随机共振算法对化学弱信号的检测研究

提出了一种新的随机共振算法,通过对系统的周期进行调节以实现系统的共振.讨论了实现共振的系统参数,并对模拟信号和拉曼光谱实验信号进行了处理.结果表明,该方法不仅可方便地用于弱化学信号的处理,克服检出信号的滞后现象,而且对不同噪声水平的信号均有良好的适用性.     

IO3--AsO33-化学反应中的随机共振

通过计算机模拟,在IO3--AsO33-化学双稳体系中,对反应控制参量加入周期信号和高斯噪声,体系由于信号和噪声的作用发生上下态之间相互跃迁.计算输出时间序列的功率谱,发现信号在噪声的作用下被放大,在某一最佳噪声强度下,存在一个最大的信噪比输出,表现出随机共振的特征.     

表面化学反应体系中非线性问题的理论研究*

本文综述了表面化学反应体系中若干重要非线性问题的研究现状及作者所取得的研究成果, 其中包括表面催化反应体系中的非平衡动力学相变, 分形表面反应体系中的非线性动力学行为, 表面反应体系中噪声诱导的时空有序结构及其转变规律, 表面反应体系中的随机共振等。     

一种有效提取弱信号的新方法

随机共振 ( Stochastic Resonance,简称 SR)最初由 Benzi[1] 于 1 981年提出 ,并在气象学领域中得到了成功的应用 .根据随机共振理论 ,通过加噪声可在某一“共振”点处大幅度提高信号的信噪比 .这种方法也已成功地应用于方波脉冲信号的恢复 [2 ] ,但在化学信号中的应用尚属空白 .我们首次将这种方法用于化学弱信号的检测 ,并在简单喇曼谱图的解析中获得成功 [3 ] .但是 ,加噪声的方法作为一种有效的信号分析手段还显得很不成熟 .具体表现为处理过程较繁 ,分析信号的峰位偏移明显 ,而且结果在一定程度上要依赖人为判断来决定 [3 ] .　　在…     

Pt(100)/NO+CO体系随机共振的理论研究

在远离平衡的条件下,NO在Pt(100)表面进行的催化还原反应表现出化学振荡和化学多稳态等复杂的动力学行为.利用Fink等提出的反应模型,通过计算机模拟对体系的控制参量进行周期调制和随机调制,在简单双稳区以及振荡与稳态的共存区,观察到随机共振(StochasticResonance:SR)现象.     

强噪声背景中微弱信号检测的初步研究

为了提高信噪比,以往大都设法滤除噪声。根据随机共振理论,本文对用添加噪声来提高测量信号信噪比的方法进行了初步的尝试,并将此方法应用于强噪声背景中微弱信号的检测,得出了一些有意义的初步结构。