Mønstergenkendelse af kemiske bølger i Belousov-Zhabotinsky kemiske reaktion

Et kollaborativt forskningsprojekt af team af bachelorstuderende fra University of Exeters naturvidenskabelige afdeling er blevet offentliggjort i et prestigefyldt akademisk tidsskrift.

Lewis Howell, Eleanor Osborne og Alice Franklin har fået deres andetårs forskning offentliggjort i Journal of Physical Chemistry B .

Deres papir, "Mønstergenkendelse af kemiske bølger:Find aktiveringsenergien for det autokatalytiske trin i Belousov-Zhabotinsky-reaktionen, "var et resultat af deres udvidede eksperimentarbejde i fase 2 -modulet" Frontiers in Science 2 ".

Deres projekt involverede The Belousov-Zhabotinsky Chemical Reaction-et eksempel på en kemisk oscillator, der ofte bruges til at illustrere et kaotisk system.

Disse reaktioner er teoretisk vigtige, fordi de viser, at kemiske reaktioner ikke behøver at blive domineret af ligevægtstermodynamisk adfærd.

Til forskningen, holdet brugte et Raspberry Pi -kamera til at optage billeder af reaktionen over tid, og gentog forsøget under en lang række temperaturbetingelser.

Gruppen var den første til at anvende en filterkoblet cirkelfindingsalgoritme og lokaliseret mønsteranalyse til Belousov-Zhabotinsky-reaktionen for at udtrække funktioner som f.eks. Bølgernes hastighed.

De var hurtigt i stand til at få usædvanligt gode eksperimentelle resultater, som, kombineret med anvendelsen af ​​nye billedanalyse teknikker, tillod dem at gøre hidtil usete fremskridt, afsløring af nogle særegne og tidligere udokumenterede træk ved denne kemiske oscillator.

Lewis sagde:"Det eksperimentelle arbejde gik rigtig godt; vi planlagde alle eksperimenterne selv og gennemførte dem i løbet af fem eller seks ugers laboratorietid. Det er en virkelig interessant kemisk reaktion, og vi havde det sjovt at gøre det; vi fandt ud af, at vores data var rigtig gode, hvilket gav os en god platform at arbejde ud fra.

"Sammen var vi i stand til at lave en masse seje analyser, ved hjælp af billedbehandlingsteknikker til at udtrække egenskaber såsom hastigheden af ​​de kemiske bølger, du ser i reaktionen. "

Dr. Eric Hébrard, der co-superviserede modulet sammen med Dr. David Horsell, sagde:"Gennem hele denne rejse, Lewis, Eleanor og Alice har været meget trygge ved at arbejde sammen med akademisk personale såvel som sammen og har vist engagerende og samarbejdende teamarbejdefærdigheder. "

Alice tilføjede, at "Naturvidenskab på Exeter er rettet mod at give bachelorstuderende førstehånds erfaring med forskning." Eleanor tilføjede også, at "uden at kurset er så tværfagligt, vi kunne ikke have opnået en så høj kvalitet af resultaterne, at vi kunne udgive dette papir; Det viser, at samarbejde mellem forskere fra forskellige discipliner er en virkelig effektiv måde at gribe forskningen an. "