Non-invasive estimation of dissipation from non-equilibrium fluctuations in chemical reactions
我们展示了如何从一个足够长的时间序列的平稳波动的化学反应的熵产生的估计。这种方法，这是基于最近的工作波动定理，是直接的，非侵入性的，不需要任何知识的基本动力学，是适用的，即使只有部分信息。我们将其应用到简单的随机模型的化学反应，涉及有限数量的状态，并在这种情况下，我们研究如何估计耗散的影响程度的粗粒化存在于输入数据。
2013-09-09 cond-mat.stat-mech
Role of virial coefficients in chemical reaction
范特霍夫方程将化学反应的平衡常数$K$与温度$T$联系起来。虽然范特霍夫图（$\ln K$ vs $1/T$）是线性的，但对于某些化学反应，它是非线性的。在这项工作中，我们属性这样的观察维里系数。
2020-09-30 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Trade-offs between number fluctuations and response in nonequilibrium chemical reaction networks
该研究探究非平衡化学反应网络对速率对数微扰的响应，证明线性及单物种非线性网络中响应受数涨落与热力学驱动力限制，数值结果表明广泛网络中存在该权衡且形式依赖网络亏缺量。
2023-04-11 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Circuit Theory for Chemical Reaction Networks
本文为化学反应网络建立电路理论，通过化学模块的电流-浓度特性类比电子I-V曲线，结合基尔霍夫定律的化学版本，预测反应电流与耗散，支持构建简化模型和设计网络。
2023-02-13 cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Analysis of the Reaction Rate Coefficients for Slow Bimolecular Chemical Reactions
简单的双分子反应$A_1+A_2\rightleftharpoons A_3+A_4$的分析框架内的玻尔兹曼方程的化学反应的初始阶段与系统远离化学平衡。Chapman-Enskog方法被应用于确定系数的Sonine多项式的特殊分子速度的分布函数的扩展。结果被应用到反应$H_2+Cl\rightleftharpoons HCl+H$，和非麦克斯韦分布的影响和活化能依赖的反应截面后的正向和反向反应速率系数进行了讨论。
2012-05-22 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Freezing of Spinodal Decompostion by Irreversible Chemical Growth Reaction
我们提出了一个描述的冻结系统中，其中包含同时不可逆的化学反应，在流体动力学极限近似的亚稳分解。从自己的结果，我们得出结论，该化学反应导致发病的spinodal分解也在一个初始系统的情况下，这是完全混溶的，可以导致一个极端的延迟的spinodal分解的动力学，与一般冻结这个过程的可能性，这可以在实验中观察到的同时IPN的形成。
1998-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chemical Reactions regulated by Phase-Separated Condensates
本研究针对相分离凝聚体调控化学反应的机制不明问题，推导了支架分子相分离与客户分子反应动力学解耦的理论框架，发现存在最优凝聚体体积使反应特性最大化，可为研究活细胞内生物分子凝聚体的调控机制提供支撑。
2024-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The intertwined physics of active chemical reactions and phase separation
相分离是热力学过程，解释了液滴如何在多组分流体中形成。这些液滴可以提供受控的隔室以局部化化学反应，并且反应也可以影响液滴的动力学。这篇评论的重点是紧密的相互作用之间的相分离和化学反应源于热力学约束。特别地，简单的质量作用动力学不能描述化学反应，因为相分离需要非理想流体。相反，热力学意味着被动化学反应降低了相图的复杂性，并且对系统的行为仅提供有限的控制。然而，使用外部能量输入来产生空间通量的驱动化学反应可以绕过热力学约束。这种活性系统可以抑制典型的液滴粗化，控制液滴尺寸，并定位液滴。这篇综述为描述相分离系统中的活性化学反应提供了一个可扩展的框架，这为改善技术应用中的控制和理解生物细胞中的自组织结构奠定了基础。
2022-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermodynamics of Non-Elementary Chemical Reaction Networks
我们开发了一个热力学框架，适用于不需要遵守质量作用动力学的非基元反应的封闭和开放的化学网络。它只需要动力学和标准化学势的知识，并利用网络的拓扑性质（守恒定律和循环）。我们的方法被证明是准确的，如果网络的结果从一个更大的网络的基本反应，快速发展的物种已经粗粒度。我们的工作应该是特别相关的精力充沛的考虑在生物系统中的基本动力学的特征很少实现。
2020-08-24 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Deficiency, Kinetic Invertibility, and Catalysis in Stochastic Chemical Reaction Networks
本文研究随机化学反应网络中对偶主方程的质量作用相容性及催化网络缺陷，证明仅零缺陷网络可反转稳态流，而非平衡催化网络并非零缺陷。
2023-04-27 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Universal dynamic scaling in chemical reactions at and away from equilibrium
众所周知，物理动力学粗糙化过程表现出在空间和时间上波动的可观测量的普遍标度。是否有类似的动力学标度定律，是唯一的化学反应机制，可合成和自然发生？在这里，我们制定了两个互补的方法来动态标度的随机波动的热力学观测和远离平衡。解析表达式和数值模拟都证实了我们的动态标度理论及其相关的指数、函数和定律。对常见化学机制的调查揭示了根据所涉及的反应的分子结构、反应容器和外部水库的性质、（非）平衡条件以及反应网络中自催化的程度来组织的类。能够进行化学反馈的耦合反应可以随着实验参数（如温度）的变化而在这些类别之间发生转变，有时会急剧转变。虽然像动态活动这样的路径可观测量具有与时间无关的标度指数，但熵产生和流中的波动可以具有与时间相关的标度指数和自平均特性，这是由于在不可逆过程中出现的时间相关性。总之，这些结果建立了动态的普遍性，在非平衡态波动的热力学观测充分混合的化学反应。
2021-01-05 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Predicting rare events in chemical reactions: application to skin cell proliferation
在一个充分搅拌的体系中进行化学反应，反应倾向的波动近似地被相应的化学朗之万方程所捕获。在此背景下，我们讨论在这项工作中如何Kramers逃逸理论可以用来预测罕见的化学反应事件。作为一个例子，我们将我们的方法应用于最近提出的与皮肤癌相关的细胞增殖模型[P.B. Warren，Phys. Rev. E { \bf 80}，030903（2009）]。特别是，我们提供了一个分析解释的形式观察到的发病率不受控制的细胞增殖的指数。
2010-07-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Anisothermal Chemical Reactions: Onsager-Machlup and Macroscopic Fluctuation Theory
本文研究了反应与溶质温度之间存在反馈的微观和宏观化学反应模型。第一个结果涉及准势作为微观不变测度的大偏差率。第二个结果是在系统处于细致平衡的情况下，现代Onsager-Machlup理论对路径方向大偏差的应用。第三个结果是宏观涨落理论在复平衡时反应通量大偏差的应用。
2021-11-23 cond-mat.stat-mech math-ph math.DS
Equilibrium-like behavior in far-from-equilibrium chemical reaction networks
在平衡化学反应混合物中，存在的分子数服从泊松分布。我们问，当同样是真实的非平衡反应网络的稳定状态，并获得一个基本上完整的答案。特别是，我们表明，具有某些拓扑特征的网络必须有一个泊松分布，无论反应速率。这样的驱动系统也遵循类似的波动耗散定理。我们的结果可能与生物系统和更大的问题，如何平衡的概念可能适用于非平衡系统。
2008-07-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Motion of rotatory molecular motor and chemical reaction rate
利用只考虑扩散过程的模型，研究了旋转分子马达的旋转速度和质子迁移率等物理量与化学反应速率的关系.发现了一种特殊的质子转运行为，这种行为增强了马达蛋白的能量转换效率。我们给出了一个自然的解释，即当化学反应速率之间存在某些不平等时，这种行为是普遍的。这为考察分子马达的运动是否受扩散过程控制提供了线索。
2003-08-16 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio
Relationship between Thermodynamic Driving Force and One-Way Fluxes in Reversible Chemical Reactions
在非平衡开放系统状态下运行的化学反应系统出现在许多情况下，包括生物体的研究，其中化学反应通常远离平衡。在这里，我们介绍了一个定理，涉及正向和反向通量和自由能的任何化学过程中的稳定状态。这种关系是平衡条件对非平衡稳态化学过程的推广，为化学反应自由能提供了一种新的等价定义。此外，它表明，以前不相关的理论介绍了Ussing和霍奇金和赫胥黎跨膜的离子运输，希尔催化循环通量，克鲁克斯在微观可逆系统的熵产生，是统一在一个共同的框架，基于这种关系。
2006-11-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Squeezing stationary distributions of stochastic chemical reaction systems
该研究借助二次量子化与随机化学反应系统的对应关系，引入压缩态概念，推导得到非复平衡反应网络平稳分布的解析形式，拓展了平稳分布的解析求解范围。
2022-09-19 cond-mat.stat-mech q-bio.MN quant-ph
Mathematical Formalism of Nonequilibrium Thermodynamics for Nonlinear Chemical Reaction Systems with General Rate Law
本文研究了具有$N$组分、$M$反应和一般速率定律的化学反应模型的非平衡热力学数学形式。建立了J. W.吉布斯宏观化学热力学在G. n.路易斯整体平衡动力学定律（非线性化学动力学中的细致平衡）。这样，平衡态热力学就自然地推广到没有细致平衡的非平衡态。动力学模型用马尔可夫跳跃过程表示。主要发现是广义宏观化学自由能函数及其相应的非负源汇平衡方程。证明是基于这种类型的马尔可夫过程的大偏差原理。本文还证明了随机反应动力学的一般涨落耗散定理。数学理论说明了如何在多尺度系统中从介观动力学中产生新的宏观动力学规律。
2016-09-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Modeling Heat Dissipation at the Nanoscale: An Embedding Approach for Chemical Reaction Dynamics on Metal Surfaces
我们提出了一种嵌入技术的金属系统，使之成为可能的模型能量耗散到衬底声子在表面化学反应的第一性原理。分离化学和弹性贡献的相互作用势提供了一个定量的描述电子和声子能带结构。应用于O $_2$在Pd（100）处的解离，预测了由于释放的吸附能（约100）而导致的“热”氧吸附物。2.6 eV）。这一发现质疑了多相催化模型中通常假设的反应热力学的瞬时热化。
2014-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
