Kolmogorov-Arnold Chemical Reaction Neural Networks for learning pressure-dependent kinetic rate laws
Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院机械工程系）
本文提出Kolmogorov-Arnold化学反应神经网络，通过将动力学参数建模为第三体浓度的可学习函数，解决压力依赖和混合物速率行为问题，优于插值方法，实现可解释的速率定律学习。
2026-05-13 cs.LG physics.chem-ph
An investigation of GPU-based stiff chemical kinetics integration methods
五阶隐式Runge-Kutta方法和两个配备Krylov子空间近似的四阶指数积分方法在GPU上实现，并与分析化学动力学Jacobian软件pyJac配对。每种算法的性能进行了评估，通过整合随机部分搅拌反应器模拟采样的热化学状态数据，并与常用的基于CPU的隐式积分器CVODE。我们估计，在单个GPU上运行的隐式Runge-Kutta方法相当于在12-38个CPU内核上运行的CVODE，用于将单个全局积分时间步长为1 e-6 s与氢和甲烷模型进行积分。在研究的最严格的情况下--甲烷模型，全局积分时间步长为1 e-4 s--线程发散和更高的内存流量显着降低GPU的性能相当于CVODE运行在大约三个CPU内核。在CPU和GPU上，指数积分算法比隐式积分器执行得更慢。线程发散和内存流量被确定为GPU集成器性能的主要限制因素，并讨论了缓解这些问题的技术。在GPU上使用有限差分雅可比矩阵（代替pyJac提供的分析雅可比矩阵）由于线程发散而大大降低了积分器性能，导致最大减速7.11-240.96倍;相比之下，CPU上相应的减速仅为1.39-2.61倍，强调了使用分析雅可比矩阵进行高效GPU集成的重要性。最后，通过GPU \slash SIMD加速刚性化学动力学集成，确定了未来的研究方向，使现实的化学反应流模拟。
2017-02-14 cs.DC physics.chem-ph physics.comp-ph
A Posteriori Evaluation of a Physics-Constrained Neural Ordinary Differential Equations Approach Coupled with CFD Solver for Modeling Stiff Chemical Kinetics
Transportation and Power Systems Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室交通与动力系统分部）；Department of Mechanical Engineering, North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学机械工程系）
本文提出在 NeuralODE 训练损失中加入总质量与元素质量守恒约束的 PC-NODE，并通过氢空气自燃及三维 CFD 耦合后验实验验证其精度、鲁棒性与泛化能力。
2024-03-04 cs.LG physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular Energy Relations From Chemical Kinetics
由于分子能量转换在最基本的水平上负责化学反应速率，因此化学动力学应该提供一些关于分子能量的信息。这是本说明的前提和目的。我们描述了动力学速率方程的哈密顿公式，其中浓度是广义坐标，共轭动量与单个平均分子能量简单相关。简单的例子，所得到的能量关系自然包括非平衡反应。分析预测了复合分子的热搅拌增加其解离速率的合理结果。
2007-06-06 physics.chem-ph
Fluctuating Multiscale Mass Action Law
将化学动力学中的经典质量作用定律置于多尺度热力学的背景下，尽管经典质量作用定律具有纯粹的耗散性质，但惯性效应在化学动力学中也起作用。因此，动力学扩展到一个扩大的状态空间，反应速率作为新的状态变量，并带来惯性效应。动态，然后提升到刘维尔描述内动力学理论的扩大状态空间，以包括波动。随后，动力学理论减少到其第一和第二时刻，导致一个新的梯度状层次结构的化学动力学，表示多尺度性质的化学动力学与惯性。扩展的状态空间内的耗散的建议，它是导致经典的质量作用法时，时刻放松到各自的准平衡。特别是，我们证明了振荡均匀的化学反应的可能性，以及如何波动的相关性对应的化学动力学。
2021-08-28 physics.chem-ph
Reduced Order Model for Chemical Kinetics: A case study with Primordial Chemical Network
化学动力学在控制反应流动问题中的热演化方面起着重要的作用。化学物种之间可能的相互作用随着系统中考虑的物种数量而急剧增加。之前已经提出了各种方法来简化化学网络，目的是降低化学网络的计算复杂性。这些技术通常需要领域知识专家手动识别重要的反应途径和可能的简化。在这里，我们提出了一个组合的自动编码器和神经常微分方程模型的时间演变的化学动力学在一个减少的子空间。我们证明，与9种原始网络的常用天体化学求解器相比，我们的模型实现了接近10倍的速度提升，同时在广泛的密度和温度范围内保持1%的准确性。
2022-07-14 astro-ph.IM physics.chem-ph
Time- and Site-Resolved Kinetic NMR: Real-Time Monitoring of Off-Equilibrium Chemical Dynamics by 2D Spectrotemporal Correlations
核磁共振（NMR）光谱通过线形变化提供了有关动态过程的详细信息，而这些信息传统上仅限于平衡条件。然而，通过研究非平衡条件下的化学反应可以获得丰富的信息-例如，在混合反应物时产生的状态，随后发生化学变化-以及实时监测反应产物的形成。在这里，我们提出并证明了一个时间分辨的动力学NMR实验，结合快速混合技术，连续流，和单扫描光谱成像方法，导致一致的新的二维光谱-时间NMR相关性，提供高质量的动力学信息的非平衡动力学。这些动力学2D NMR光谱具有高分辨率的光谱维度，该光谱维度与独立于时间的稳态空间轴相关，该空间轴提供关于沿化学反应坐标的时间变化的独特信息。与这些光谱-时间NMR分析相关的动力学和光谱特征的全面描述，在快速混合，流动和光谱NMR成像的因素。使用酶催化反应进行了这种方法的新方面的实验演示，导致现场和时间分辨的动力学NMR数据，与对照实验和文献值非常一致。
2021-05-12 physics.chem-ph
A Rapid Compression Expansion Machine (RCEM) for studying chemical kinetics: Experimental principle and first applications
一种新的快速压缩机（RCM），即快速压缩膨胀机（RCEM）的扩展，并说明其用于研究化学动力学。与传统的RCM一样，RCEM通过将活塞推入气缸来快速压缩燃料/空气混合物;由此产生的高温和高压引发化学反应。此外，机器可以通过再次向外拉动活塞以受控的方式快速膨胀压缩气体。这在预定义的反应持续时间后冻结化学活性，因此允许方便的探针取样和稳定物质的非原位气体分析。因此，RCEM是研究化学动力学，包括部分反应的燃料/空气混合物的一个有前途的工具。详细介绍了RCEM的设置、实验特点及其在化学反应研究中的应用。为了允许RCEM结果与化学反应机制的预测进行比较，描述了RCEM过程的简单数值模型。作为第一个应用程序，非原位测量的时间演变的物种在部分反应的二甲醚/甲烷混合物，并将结果进行比较的反应机制的预测。
2016-06-20 physics.chem-ph
Theory of Chemical Kinetics and Charge Transfer based on Nonequilibrium Thermodynamics
化学动力学的经典理论假设稀溶液中的独立反应，其速率由平均浓度决定。在凝聚态物质中，强相互作用会改变化学活性并产生不均匀性，从而显著影响反应速率。极端的情况是反应耦合到相变，其动力学必须依赖于序参量-和它的梯度，在相边界。本文介绍了一种以非平衡态热力学为基础的化学动力学的一般理论。反应速率是以变化的化学势表示的热力学驱动力（反应自由能）的非线性函数。通过一个非平衡化学热力学主方程，将Cahn-Hilliard方程和Allen-Cahn方程统一并推广。对于电化学，Marcus和Butler-Volmer动力学都适用于浓溶液和离子固体。将该理论应用于相分离锂离子电池材料Li $_x$ FePO $_4$中的嵌入动力学。
2013-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
pyJac: analytical Jacobian generator for chemical kinetics
燃烧现象的精确模拟需要使用详细的化学动力学，以捕捉极限现象，如点火和熄灭，以及预测污染物的形成。然而，实际感兴趣的烃燃料的化学动力学模型通常具有大量的物种和反应，并且在控制微分方程中表现出高水平的数学刚性，特别是对于较大的燃料分子。为了整合控制化学动力学的刚性方程，通常反应流模拟依赖于需要频繁计算雅可比矩阵的隐式算法。一些原位和后验计算诊断方法也需要精确的雅可比矩阵，包括计算奇异摄动和化学爆炸模式分析。通常情况下，有限差分数值近似这些，但对于较大的化学动力学模型，这造成了显着的计算需求，因为化学源项评估的数量与物种计数的平方成比例。此外，现有的分析雅可比工具不优化评估或支持新兴的SIMD处理器，如GPU。在这里，我们介绍pyJac，一个基于Python的开源程序，它可以生成用于化学动力学建模和分析的分析雅可比矩阵。作为演示，我们首先建立了氢气，甲烷，乙烯和异戊醇氧化动力学模型的雅可比矩阵的正确性，然后通过矩阵评估时序比较展示了使用pyJac在CPU和GPU上可实现的性能。
2017-02-19 physics.chem-ph physics.comp-ph
Kinetic Derivation of the Hessian Geometric Structure in Chemical Reaction Systems
化学动力学理论是描述化学系统动力学的基础。由于物理和热力学的限制，化学反应体系具有各种各样的结构，这些结构可以用来表征体系的重要物理性质。在这项工作中，我们揭示了海森几何的化学反应系统的基础，并展示了它是如何起源于化学计量和热力学约束的相互作用。我们的推导是基于动力学，我们假设的质量作用定律和表征的平衡态的细致平衡条件。所得到的几何结构，然后通过出现在一个纯热力学推导的海森几何热力学。我们证明，平衡和复杂的平衡状态形成复曲面品种的事实的基础上，如何海森几何框架可以扩展到非平衡复杂的平衡稳态。我们的结论是，海森几何提供了一个自然的框架来捕捉化学反应动力学的热力学方面。
2021-12-30 physics.bio-ph physics.chem-ph
Advanced quasi-steady state approximation for chemical kinetics
湍流反应流的计算可行性取决于将大的化学动力学系统简化为更小的更易管理的反应集。最近，一些复杂的减少技术已经开发出来，但他们仍然是实际的三维非定常计算的计算禁止。对于这样的应用，经典的准稳态假设（QSSA），尽管严重的缺点，继续流行，由于其概念清晰，计算简单。从不变的流形描述，我们开发了一个先进的准稳态假设，（i）是独立的选择保留（慢）的物种;（ii）具有大大改善的物理和数学特性;（iii）可以专门为任何目标函数。
2012-02-16 physics.chem-ph
A case study of thermodynamic bounds for chemical kinetics
在这一章中，我们说明了最近获得的热力学界限的一些酶网络，专注于简单的例子，单环或多环网络。我们还推导出互补关系，约束的波动的首次通过时间达到阈值电流。
2018-04-03 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Thermodynamically predicted oscillations in closed chemical systems
到目前为止，所有已知的化学振荡模型都完全基于动力学考虑。化学总过程方程通常被分解为基本步骤，每一步由一个箭头和一个微分方程提供，在某些特定的条件下，通常是特别选择的条件下，用特别的数值系数对这样的结构进行联合求解，会导致化学振荡。化学振荡的动力学感知没有例外。然而，正如作者最近在激光和电化学系统中所表明的那样，化学振荡也是从化学平衡的离散热力学的基本表达式的解开始的。从图形上看，这些解是各种分叉图，在某些类型的化学系统中，振荡在分叉区域非常明显。在这项工作中，我们描述了一个一般的热力学方法的化学振荡动力学模型相反，并描绘了一些新的功能，如自发性和分形。本文对化学振荡动力学方法的排他性表示怀疑，其目的是讨论和举例说明封闭化学体系中热力学预测的化学振荡。
2010-08-05 physics.chem-ph
Kinetics Parameter Optimization via Neural Ordinary Differential Equations
化学动力学机理对于理解、分析和模拟复杂的燃烧现象是必不可少的。在这项研究中，神经常微分方程（神经ODE）的框架，以优化反应机理的动力学参数。给定实验或高成本的模拟观测值作为训练数据，该算法可以最优地恢复数据中隐藏的特征。测试了各种大小、类型和噪声水平的不同数据集。一个经典的玩具问题的刚性罗伯逊常微分方程是第一次用来证明学习能力，效率和鲁棒性的神经常微分方程的方法。然后分别用组分的时间分布和点火延迟时间对41组分、232反应的JP-10骨架机理和34组分、121反应的正庚烷骨架机理进行了优化。实验结果表明，该算法能够有效地优化刚性化学模型。值得注意的是，经过训练的机制不仅完美地拟合数据，而且还保留了其物理可解释性，这可以在实际湍流燃烧模拟中进一步集成和验证。
2022-09-05 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Direct charge ejection for chemical electric generation
一种特殊类型的表面化学反应导致直接电荷喷射。几个不同的实验观察结果强烈支持这一假设，即几乎所有的分子动能的高度激发的振动分子转移到一个单一的电子在一个导电晶格的动能，使分子几乎在其基态。这种动能转移表示电池中势能转移的对应物，其中反应物的电化学势能被转移为分离电荷的电势能。这里，化学反应能直接转化为电荷的动能而不是电荷的势能。这些观测结果表明玻恩-奥本海默近似的失败。
2009-04-29 physics.chem-ph
Mesoscopic Kinetic Basis of Macroscopic Chemical Thermodynamics: A Mathematical Theory
从一个数学模型，描述了一个复杂的化学动力学系统的$N$物种和$M$ elementric反应在一个快速搅拌容器的大小$V$作为一个马尔可夫过程，我们表明，一个宏观的化学热力学出现$V\rightarrow\infty$。该理论适用于线性和非线性反应，达到化学平衡的封闭系统，或接近非平衡稳态的开放驱动系统。广义介观自由能产生宏观化学能函数$φ^{ss}(\vx)$，其中$\vx=(x_1,\cdots,x_N)$是$N$化学物质的浓度。宏观化学动力学$\vx(t)$满足两个涌现定律：（1）$(\rd/\rd t)φ^{ss}[\vx(t)]\le 0$，和（2）$(\rd/\rd t)φ^{ss}[\vx(t)]=\text{cmf}(\vx)-σ(\vx)$，其中熵产生率$σ\ge 0$代表化学能的汇，如果系统在持续的非平衡恒化器下被驱动，则化学动力$\text{cmf}\ge 0$是非零的。对于具有详细平衡$\text{cmf}=0$的系统，如果假定质量作用定律，$φ^{ss}(\vx)$正是理想解的吉布斯函数$\sum_{i=1}^N x_i\big[μ_i^o+\ln x_i\big]$。对于一类称为复杂平衡的动力学系统，其中包括许多非线性系统以及许多简单的开放的、受驱动的化学系统，全局极小值在$\vx^*$处的$φ^{ss}(\vx)$具有化学动力学文献中已知的通用形式$\…
2016-01-13 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Predicting long timescale kinetics under variable experimental conditions with Kinetica.jl
针对长时间尺度分子降解预测的计算挑战，提出 Kinetica.jl 软件包，通过动力学驱动算法自动构建大规模化学反应网络并结合机器学习模型，实现了复杂化学系统在可变实验条件下的高效长时间尺度动力学建模。
2024-03-13 physics.chem-ph
Universal Relation Between Thermodynamic Driving Force and One-Way Fluxes in a Nonequilibrium Chemical Reaction with Complex Mechanism
在非平衡化学反应体系中，不平衡的动力学单向通量和热力学化学驱动力之间存在着基本的关系。然而，这种关系已被严格证明，只有在少数情况下，其中单向通量是很好的定义。根据其随机动力学表示，我们制定了一个一般的化学反应远离平衡，任意复杂的机制，多个中间体，和内部动力学循环的单向通量。对于每个动力学循环，稳态的前向和后向单向通量的比率的对数等于沿着循环的反应物和产物之间的自由能差。对于具有多输入输出复合物的一般化学反应网络，进一步建立了这种基本关系。我们的结果不仅给出了非平衡化学反应网络中自由能差的一个等价定义，而且在很广的意义上统一了随机非平衡化学热力学和宏观非平衡化学热力学.
2019-11-27 physics.chem-ph
Symmetry relations in chemical kinetics arising from microscopic reversibility
结果表明，具有相同平衡常数但不同初始条件的时间可逆化学反应的动力学，通过一个类似于化学细致平衡的可直接测量的对称关系，彼此密切相关。然而，与细致平衡相反，这种关系不需要了解反应的基本步骤，并且在速率常数的概念不明确的情况下仍然有效，例如在非常短的时间内和存在低活化势垒的情况下。对溶液中的异构化模型进行了数值模拟，说明了在这种条件下的对称性，并指出了在蛋白质折叠-去折叠中的潜在应用。
2005-12-06 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Resonant Cavity Modification of Ground State Chemical Kinetics
最近的实验表明，基态化学动力学可以通过耦合分子系统的振动自由度与光腔内的辐射模式来抑制或增强。实验表明，当光子频率接近特征振动频率时，化学速率会发生强烈的改变。这种显著效应的起源仍然未知。本文在Pollak-Grabert-Hänggi速率理论的基础上，发展了一个腔修正基态化学动力学的解析速率理论。与以前的工作不同，我们的理论涵盖了溶剂摩擦值的完整范围，从能量扩散限制到空间扩散限制制度。我们表明，化学反应速率可以增强或抑制取决于浴摩擦;当浴摩擦弱化学动力学增强，而不是强浴摩擦的情况下，其中化学动力学被抑制。此外，我们表明，光子的频率在化学速率的最大修改是实现接近的反应物以及，因此发生共振速率修改。在强摩擦极限中，{ \it共振}光子频率反而接近势垒频率，如使用Grote-Hynes速率理论获得的。最后，我们观察到的速率变化（作为光子频率的函数）是更尖锐和更大的弱摩擦限制比在强摩擦限制，并变得越来越尖锐，以及频率降低。
2022-05-10 cond-mat.other physics.chem-ph quant-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
Kinetic equation of concurrent nucleation and chemical aging of an ensemble of aqueous organic aerosols
使用的经典成核理论的形式主义，我们推导出一个新的动力学方程的大小和组成分布的合奏的含水有机气溶胶，通过成核和伴随的化学老化。这种分布可以受到非均相化学反应的焓和气溶胶吸收的有机痕量气体的消耗的显著影响。从离散的平衡方程出发，通过泰勒级数展开，得到了该分布随时间演化的二阶偏微分方程。一旦简化为多维Fokker-Planck方程的标准形式，该动力学方程可以通过完全分离变量的方法求解。新的动力学方程为一级相变动力学理论的发展开辟了一个新的方向，而将其应用于大气有机气溶胶的形成和演化，则可能大大提高全球气候模式的精度。
2019-12-17 cond-mat.soft physics.ao-ph physics.chem-ph
The Development of a Chemical Kinetic Mechanism for Combustion in Supercritical Carbon Dioxide
直接燃烧的超临界CO2（sCO2）动力循环允许气体燃料在具有固有碳捕获的氧燃料条件下燃烧。由于CO2是固有捕获的，因此整个电厂的捕获效率损失很小，这意味着电厂在没有碳捕获和储存的情况下实现了与传统化石燃料电厂相似的效率。然而，在高压和大量稀释的二氧化碳，燃烧机制知之甚少。因此，在本文中，灵敏度和定量分析的四个已建立的化学动力学机制已被用来确定最重要的反应和最好的执行机制在一系列不同的条件。CH3O2化学被确定为200 atm以上甲烷燃烧建模的关键机制组件。谢菲尔德大学（UoS）的sCO2机制在本工作中创建更好的模型点火延迟时间（IDT）的高压燃烧在大稀释的CO2。定量分析表明，UoS sCO2机制是最适合最大数量的IDT数据集，并具有最低的平均绝对误差值，从而表明与现有的四种化学动力学机制相比，性能优越，在低压条件下得到了很好的验证。
2022-03-11 physics.chem-ph
Subspace-based dimension reduction for chemical kinetics applications with epistemic uncertainty
我们专注于一个有效的方法量化的不确定性在复杂的化学反应网络与大量的不确定性参数。参数降维是通过计算一个活跃的子空间，主要捕捉的变化量的兴趣（QoI）。在目前的工作中，我们计算的活性子空间的H2/O2机制，涉及19个化学反应，使用一种有效的迭代策略。活性子空间首先计算的19个参数的问题，其中只考虑的不确定性的前指数的个人反应速率。其次是一个33维的情况下，其中的活化能也被认为是不确定的分析。在这两种情况下，一个1维的活性子空间被确定，这表明复杂的化学系统的有效的统计分析的巨大潜力。此外，我们探索积极的子空间和全球敏感性分析之间的联系，并利用这些链接识别模型响应的变化的关键因素。
2019-03-08 physics.chem-ph
Method of invariant manifold for chemical kinetics
本文从不变流形（MIM）方法的角度出发，综述了化学动力学方程的约化描述低维流形的构造。MIM是基于一个公式的条件不变，作为一个方程，其解决方案，牛顿迭代。现有的替代方法的审查是延长的内在低维流形的方法的一个一致的版本。一个基于网格的MIM版本的开发，低维动力学模型扩展。建议推广到开放系统。所涵盖的一套方法使得有可能有效地减少化学动力学的描述。
2002-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech math.DS
Nonequilibrium Thermodynamic Formalism of Nonlinear Chemical Reaction Systems with Waage-Guldberg's Law of Mass Action
将具有质量作用动力学的一般非线性等温化学反应系统的宏观熵产生$σ^{(tot)}$分解为自由能耗散和管家热：$σ^{(tot)}=σ^{(fd)}+σ^{(hk)}$ ; $σ^{(fd)}=-\rd A/\rd t$，其中$A$是广义自由能函数.对于具有复杂平衡的动力学系统$\rd A/\rd t=-σ^{(tot)}+σ^{(hk)}$和$\rd S/\rd t=σ^{(tot)}+η^{(ex)}$是随机自由能耗散和管家热的宏观极限，它们都是非负的，在Delbrück-Gillespie描述的随机化学动力学。因此，我们表明，一个完整的动力学和热力学理论的化学反应系统，超越介观和宏观水平出现。
2016-04-26 physics.chem-ph
Kinetic and Thermodynamic Descriptions of Open Systems of Complex Chemical Reactions with Multiple Scales
School of Mathematics, Sun Yat-sen University（中山大学数学学院）；Department of Applied Mathematics, University of Washington（华盛顿大学应用数学系）；Center for Interdisciplinary Studies, Westlake University（西湖大学交叉创新中心）
本文综述空间均匀水溶液中非线性化学反应从随机单事件到确定性宏观速率方程的多尺度动力学，并结合开放系统不可逆热力学、随机热力学与大偏差理论建立统一数学描述。
2025-10-20 math.DS math.PR physics.chem-ph
FRECKLL: Full and Reduced Exoplanet Chemical Kinetics distiLLed
本文提出Python一维化学动力学代码FRECKLL，通过蒸馏方法计算反应速率以最小化误差并显著加速求解，并集成Venot2020网络与TauREx 3.1插件，验证了JWST对系外行星非平衡化学的反演能力。
2024-05-07 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.chem-ph
Using SIMD and SIMT vectorization to evaluate sparse chemical kinetic Jacobian matrices and thermochemical source terms
准确预测反应流模拟中的关键燃烧现象，例如，贫油熄火、熄灭/点火极限和污染物形成，需要使用详细的化学动力学。大尺寸和高水平的数值刚度通常存在于化学动力学模型相关的运输/发电应用，使有效的评价/分解的化学动力学雅可比矩阵和热化学源项的反应流代码的性能至关重要。在这里，我们调查的性能矢量化评价的恒压/体积热化学源长期和稀疏/密集的化学动力学雅可比矩阵，使用单指令，多数据（SIMD）和单指令，多线程（SIMT）的范例。这些都是在pyJac中实现的，pyJac是一个开源的、可复制的代码生成平台。一个新的配方的化学动力学控制方程推导和验证，导致雅可比稀疏的28.6-92.0%的测试模型。与avx 2中央处理单元（CPU）上的并行OpenMP代码相比，发现浅向量化OpenCL源速率评估的加速为3.40- 4.08倍，稀疏和密集化学动力学雅可比矩阵评估分别增加到6.63- 9.44倍和3.03- 4.23倍。此外，数据排序的影响进行了研究，并提出了一个专门为矢量化评估制定的存储模式，以及恒定的压力/体积的假设和不同的矢量宽度的影响进行了研究的源项评估性能。GPU上的密集和稀疏计算加速倍数分别达到17.60倍和45.13倍，CPU上的一阶有限差分雅可比方法加速倍数分别达到55.11倍和245.63倍。此外，密集雅可比计算在CPU和GPU上分别比之前版本的pyJac快19.56倍和2.84倍。
2018-09-04 cs.DC physics.chem-ph physics.comp-ph
Chemical kinetic theory of aging
本文提出基于化学反应动力学和自然选择的衰老理论，指出生育后未受调节的生化过程失衡导致衰老，并认为平衡关键生化过程可实现生命无限延续。
2024-01-06 physics.chem-ph q-bio.PE
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
Imaging of chemical kinetics at the water-water interface in a free-flowing liquid flat-jet
我们提出了化学动力学测量鲁米诺氧化化学发光反应在两种水溶液之间的界面，使用液体喷射技术。自由流动的液体微射流是一个相对较新的发展，已发现其在光谱学和动力学越来越多的应用。当两个圆柱形液体射流交叉时，获得其变体，称为平射流，导致流动液体的平面叶状结构的链。我们在这里表明，在这个链的第一叶的流体不表现出湍流混合，提供了一个干净的界面之间的液体从冲击射流。我们还表明，使用鲁米诺化学发光反应的例子，如何使用这种设置可以用来获得动力学信息，从无摩擦流动和规避快速混合的要求，但故意抑制所有的湍流混合，而不是依靠扩散。
2022-01-13 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Dominant Kinetic Pathways of Graphene Growth in Chemical Vapor Deposition: The Role of Hydrogen
目前生产石墨烯最流行的方法是化学气相沉积，令人惊讶的是，常规供应H $_2$气体，即使它本身是副产物。在这项研究中，通过多尺度模拟确定主要的生长途径，我们明确地揭示了氢在石墨烯生长中发挥的核心作用。氢可以在一定程度上饱和生长的石墨烯岛的边缘，这取决于H $_2$压力。尽管在实验中已经观察到氢对石墨烯的蚀刻，但氢饱和实际上通过降低含碳物质的脱离速率来稳定石墨烯边缘。这样一个新的图片很好地解释了一些令人困惑的实验观察，也有助于二维原子晶体范德华外延生长协议的优化。
2017-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A Data-Driven Parametric Reduced-Order Chemical Kinetics Model Derived from Atomistic Simulations
School of Materials Engineering and Birck Nanotechnology Center, Purdue University（普渡大学材料工程学院与伯克纳米技术中心）
本文提出一种参数化温度依赖自编码器框架，通过非负约束和softmax激活实现化学分解的降阶描述，同时优化反应动力学和热释放参数，提升重构精度并保持物理意义的潜在表示。
2026-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Enthalpy effect on the kinetics of concurrent nucleation and chemical aging of aqueous organic aerosols. The stage of thermal relaxation
通过成核和伴随的化学老化而形成的含水有机液滴的集合的尺寸和组成分布可能受到冷凝的凝结潜热和非均相化学反应的焓的影响，因此液滴的温度可能偏离空气温度，从而成为其状态的独立变量（除了其尺寸和组成变量之外）。使用经典成核理论的形式主义，我们推导出一个偏微分方程的时间演化的分布的合奏这样的液滴相对于其所有的状态变量通过泰勒级数展开相应的多维离散平衡方程，描述液滴和空气之间的材料和热交换。由此产生的动力学方程超出了福克-普朗克近似的框架相对于温度变量。的时间尺度的非等温成核和随之而来的化学老化的含水有机气溶胶的层次结构的建立和分析描述其热松弛阶段的开发，允许一个估计的特征时间的建立气溶胶粒子的平衡分布相对于它们的温度。通过数值计算，说明了模型水溶性疏水有机气溶胶在空气中的同时成核和化学老化的理论结果。
2022-01-08 physics.ao-ph physics.chem-ph
On the Mathematical Structure of Balanced Chemical Reaction Networks Governed by Mass Action Kinetics
University of Groningen（格罗宁根大学）
本文利用图论、动力学和系统理论的最新进展，推导了具有热力学平衡的化学反应网络的紧凑公式，该公式同时展示了复杂图结构和化学计量关系，并具有直接热力学解释，进而刻画了平衡集及其稳定性，建立了互连框架，并提出了模型约简的新方法。
2011-10-27 cs.SY eess.SY math.DS
Modeling Stochastic Chemical Kinetics on Quantum Computers
针对化学主方程求解随物种数指数增长的难题，研究以Schlögl模型为例，结合VQD、QPE与VQSVD等量子算法实现随机化学动力学建模，量子模拟结果与经典计算误差在百分之几内，为相关指数复杂度问题提供量子求解可行路径。
2024-04-12 cond-mat.other nlin.AO physics.chem-ph
