На главную

 
Научные подразделения Центра
Научная библиотека
Научные советы
Издательская деятельность
История ИК СО РАН
Версия для печати | Главная > Центр > Научные советы > Научный совет по катализу > ... > 2005 год > № 33

№ 33

Обложка номера

СОДЕРЖАНИЕ

Отчет Научного совета по катализу за 2004 г.

М.Г. Слинько "Эссе о нелинейности в катализе"

Терминология в гетерогенном катализе
под ред. Р.П.Бурвелла
Русский перевод
Ориганальная версия

За рубежом

Приглашения на конференции




Отчет Научного совета по катализу за 2004 г.

Подробнее


М.Г. Слинько "Эссе о нелинейности в катализе"

Эссе о нелинейности в катализе
Увертюра

В гетерогенном катализе каталитическая активность поверхности обусловлена большим числом взаимодействующих атомов адсорбированных веществ и катализатора. Тонкий слой этих атомов представляет собой открытую, неравновесную, неидеальную, нелинейную, многопараметрическую, многомерную систему, обменивающуюся веществом и энергией, как с газовой, так и с твердой фазами. Поэтому теория и практика промышленного катализа опирается на теорию нелинейных динамических систем или, кратко, на нелинейную динамику.

При межмолекулярных взаимодействиях на поверхности катализатора присутствуют силы отталкивания и притяжения. Силы отталкивания на близких расстояниях экспоненциально спадают с расстоянием. Притяжение возникает на больших расстояниях, и оно пропорционально 1/Rn, где 4<n<6. Нелинейный закон Кулона является фундаментальным законом для описания сил, действующих на электрический заряд. Образующиеся связи являются ключом к нанотехнологии. Они объединяют атомы, ионы и молекулы в структуры, имеющие наноскопические размеры. Таким образом, нелинейные зависимости возникают на атомномолекулярном уровне, которые определяют нелинейный характер зависимости скорости реакций и на более высоких иерархических уровнях.

Процессы переноса вещества, тепла и импульса также влияют на характер нелинейных закономерностей протекающих каталитических процессов. Хотя практика катализа с самого рождения имела дело с нелинейными проблемами, нелинейная динамика каталитических процессов и реакторов развивалась лишь последние 25 лет.

Недостаточное внимание к нелинейным проблемам и исследованиям по нелинейной физике школы академика Л.И. Мандельштама на физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова было характерно не только для каталитических работ. Так, в знаменитом многотомном курсе теоретической физики Ландау и Лифшица нет тома по нелинейной физике.

Ограниченность теоретических знаний о катализе, обусловленная линейной и квазилинейной структурой научного мышления, приводила к ошибкам в трактовке наблюдаемых результатов. Делались выводы о неизменности процессов вблизи и вдали от термодинамического равновесия, о постоянстве удельной активности катализатора и другие. В действительности явление катализа требует принципиально нелинейного подхода к описанию эволюционных процессов.

Обращение к нелинейным зависимостям наполнило наше знание о катализе совершенно новым содержанием. По существу речь идет о становлении нового раздела теории и практики катализа, который можно назвать нелинейной динамикой каталитических процессов. Развитие катализа показало, что каталитические процессы и реакторы невозможно описать на основе уравнений линейной теории.

1. Нелинейность

Нарушение принципа суперпозиции основная характеристика и свойство нелинейности. Нелинейность проявляется в различных областях. Она вездесуща, всепроникающая, многолика и неисчерпаемо многообразна. Она возникает на всех масштабах (микро - нано - мезо - макро мега) каталитических и химикотехнологических систем. Нелинейность проявляется в таких явлениях и эффектах, как множественность и неустойчивость стационарных состояний, самоорганизованная критичность, регулярные и хаотические автоколебания скорости реакции.

Характер процессов в нелинейной каталитической системе намного богаче, чем в линейной системе. В отличие от линейной системы, в которой либо все состояния устойчивы, либо все неустойчивы, в нелинейной системе могут существовать, как устойчивые, так и неустойчивые стационарные состояния. В связи с этим, при изучении устойчивости каталитических процессов в нелинейной системе вводятся понятия устойчивости в малом, устойчивости в области, устойчивости в целом.

Нелинейные явления и эффекты могут быть очень опасны. Сложность нелинейных, больших каталитических систем состоит в том, что в них часто незначительное изменение второстепенных величин приводит к катастрофическим последствиям. Примером может служить изменение концентрации дихлорэтана промотора в процессе получения окиси этилена из этиленкислородных смесей на серебряных катализаторах. Концентрация промотора дихлорэтана в газовой смеси равна ~3 ppm. При небольшом уменьшении концентрации промотора снижается избирательность окисления С2Н4. Резко возрастает тепловыделение, которое приводит к дальнейшему снижению избирательности, а, следовательно, и к дальнейшему возрастанию температуры. В результате могут возникнуть аварийные состояния реактора.

Изменение параметров каталитической системы может привести к качественному преобразованию фазового портрета системы, называемого бифуркацией. Под качественным изменением фазового портрета каталитической системы подразумевается ее структурная перестройка. Значение параметра, при котором происходит бифуркация, называется точкой бифуркации. Резкое изменение состояния системы под влиянием малых изменений параметров называется катастрофой. Анализ бифуркации при изменении параметров системы позволяет построить бифуркационную диаграмму. Эта диаграмма представляет собой набор точек, линий и поверхностей в пространстве параметров, которые соответствуют различным бифуркациям. Знание такой диаграммы позволяет избежать катастроф в практических условиях и дает цельное представление о каталитическом процессе.

Надо иметь в виду, что развитие каталитических систем происходит нелинейно и неоднозначно. В точках бифуркации малые воздействия могут дать большой эффект. В окрестности неустойчивого состояния эти воздействия являются случайными, не учтенными заранее. Теория катастроф описывает скачкообразные изменения каталитических процессов.

Одним из фундаментальных открытий нелинейной, необратимой термодинамики за последние годы является обнаружение конструктивной роли необратимости. С возрастанием времени вместо стремления к хаотическому термодинамическому равновесию могут происходить противоположные процессы, и в результате возникают упорядоченные пространственно - временные структуры. Образование структур жестко связано с анализом неустойчивого стационарного состояния. Мы переходим в область нелинейной неравновесной термодинамики, уравнения которой становятся другими. Поэтому кинетические уравнения, получаемые вблизи равновесия, не могут быть использованы вдали от термодинамического равновесия. В ситуации, далекой от равновесия, дифференциальные уравнения, моделирующие каталитический процесс, становятся нелинейными, а линейные уравнения обычно имеют более чем один тип решения. И, что особенно удивительно, каталитический процесс может быть понят более глубоко в свете представлений, учитывающих как устойчивость, так и неустойчивость состояний. Неустойчивость, случайность, непредсказуемость стали играть немаловажную роль в понимании каталитических процессов.

2. Автоколебания

Открытие в 19721973 гг. автоколебаний скорости одновременно Хуго и Вике в реакции окисления CO на платиновом катализаторе и, одновременно, В.Д. Беляевым и М.М. Слинько в реакции взаимодействия водорода с кислородом на никелевом катализаторе в Институте катализа, явилось первым этапом развития нелинейной динамики в катализе. Установление и признание существования регулярных, квазипериодических и хаотических автоколебаний без случайных источников стало научным открытием в гетерогенном катализе и пусковым механизмом бурного развития нелинейной динамики в катализе. Автоколебания скорости гетерогенной каталитической реакции стали уникальным инструментом, который позволил проникнуть в нелинейную область гетерогенного катализа, ранее трудно доступную.

При анализе теорий автоколебаний и управления динамическими системами академик А.А. Андронов придавал большое значение понятию положительной и отрицательной обратной связи. Обратная связь - это воздействие результатов функционирования системы на характер этого функционирования. Если под воздействием обратной связи первоначальное отклонение от стационарного состояния уменьшается, то говорят, что имеет место отрицательная обратная связь, в противоположном случае говорят о положительной обратной связи. Обычно положительная обратная связь приводит к неустойчивому состоянию каталитической системы в целом, которое обычно очень быстро развивается. Признание существования нелинейных обратных связей в каталитических процессах - это одно из основных эмпирических обобщений изучения каталитических систем.

Открытие автоколебаний скорости гетерогенной каталитической реакции показывает, что корни прогресса заложены в непредсказуемых экспериментальных наблюдениях. Однако, надо понимать, что только подготовленный интеллектуально коллектив сотрудников может извлечь из случайных находок пользу для науки и промышленности.

3. Детерминированный хаос

3.1. Краткая история.

Освобожденный от своего почти мистического смысла хаос должен рассматриваться как еще один вид состояний, отличный от стационарных и упорядоченных состояний. Появление хаоса в детерминированной каталитической системе, в системах другой природы и, особенно, понимание природы случайности, безусловно, является революцией в науке. Потрясение, вызванное этим открытием, аналогично открытию статистических предсказаний в квантовой механике. Научные революции не разрушают существующие знания и являются естественным развитием. Научная революция имеет созидательный характер. Преемственность науки не нарушается. Новые явления рождаются в недрах старых. Сложные, хаотические режимы уже содержались в понятии неинтегрируемые системы. А. Пуанкаре в конце 19 века рассматривал проблему 3х взаимодействующих тел и нашел, что эта система неинтегрируемая.

Возникновение детерминированного хаоса подготовило развитие трех проблем. Это исследование А. Пуанкаре проблемы 3х тел и теоремы о возвращении, гипотеза эргодичности и нелинейные колебания. Неинтегрируемая система не может быть преобразована в систему взаимодействующих частиц, и при больших временах ее поведение непредсказуемо. Закон всемирного тяготения Ньютона, которому подчиняется движение трех тел, является нелинейным и совершенно детерминированным. Однако, отдаленная судьба трех тел может в значительной степени быть зависима от их начального положения и скорости. Это случай детерминированного хаоса. Возникает непредсказуемость на длительном промежутке времени, которая вскрывает природу случайности в детерминированных системах. Случайность и хаотичность становятся важными характеристиками нелинейных каталитических динамических систем. Существенна и теорема А. Пуанкаре о возвращении, которая характеризует поведение консервативной динамической системы. Согласно этой теории, через любую окрестность U любой точки, принадлежащей фазовому пространству, проходит траектория, которая возвращается в окрестность начального состояния U.

Вторая проблема также играет существенную роль в развитии нелинейной динамики. Л. Больцман стремился соединить механику Ньютона со статистической механикой, вывести термодинамические закономерности из уравнений механики. Эргодическая гипотеза, выдвинутая Л. Больцманом в 1887 г. состоит в предположении, что средние по времени значения физических величин, характеризующие консервативную систему, равны средним статистическим. Эргодичность соответствует регулярному квазипериодическому заполнению фазового пространства траекториями. Неустойчивость нелинейной каталитической системы в совокупности с ограниченностью энергии колебаний может вызвать перемешивание фазовых траекторий, которые также приводят к необходимости введения статистического описания. Свойство эргодичности - необходимое, но не достаточное условие хаотичности динамических систем. Перемешивание ведет за собой эргодичность. Перемешивание имеет место тогда, когда в фазовом пространстве близкие в начальный момент времени точки будут разбегаться по сильно расходящимся траекториям (локальная неустойчивость). Оно также ведет к необратимости. Таким образом, перемешивание гораздо более сильное свойство, чем эргодичность.

Развитие теории и практики нелинейных колебаний играло ключевую роль в возникновении и понимании хаотических режимов. Создание современной теории нелинейных колебаний связано с именами математиков А. Пуанкаре, Д. Биркгофа и А. Ляпунова. Приложение развитых ими методов к собственно теории колебаний было сделано в трудах Александра Александровича Андронова (19011952) в школе академика Л.И. Мандельштама.

Академик А.А. Андронов был основателем теории рождения предельных циклов. В 1929 г. на физическом факультете МГУ он защитил диссертацию "Предельные циклы Пуанкаре и теория колебаний". А.А. Андронов выявил глубинную связь физических явлений и математических нелинейных структур.

Он впервые нашел связь между абстрактными предельными циклами Пуанкаре и периодическими колебаниями в ламповом генераторе. Такие колебания он назвал автоколебательными.

В 1930г. на физфаке МГУ был впервые в мире прочитан Л.И. Мандельштамом курс лекций по теории нелинейных колебаний и волн. В Киеве также сложилась школа нелинейных колебаний академиков Н.М. Крылова и Н.Н. Боголюбова. В их книге "Введение в нелинейную механику" (1937 г.) дано строгое математическое обоснование приближенных методов решения нелинейных уравнений. Голландский физик Балтазар Ван Дер Поль (18891959) также внес значительный вклад в теорию нелинейных колебаний. Он работал в фирме "Филипс" и им в 1920 г. было найдено уравнение автоколебаний

d2x/dt2 ε (1x2)dx/dt+x=0

где х координата, ε положительная величина. Пока колебания малы, х2 <1 коэффициент при dx/dt меньше 0, происходит нарастание колебаний - система раскачивается. При возрастании колебаний, если х2 >1, трение становится положительным и уменьшает амплитуду колебаний. В результате движение приближается к режиму автоколебаний с постоянной амплитудой.

Существование непериодических установившихся движений в динамической системе третьего порядка было отмечено в 1963 г. в работе Э. Лоренца. Эдвард Лоренц метеоролог, который работал в Массачусетском технологическом институте, в 1963 г. исследовал атмосферную конвекцию. Он аппроксимировал соответствующие гидродинамические уравнения системой нелинейных обычных дифференциальных уравнений, описывающих ограниченное число мод. Он обнаружил с помощью ЭВМ, что в определенной области параметров, эта система обладает высокой чувствительностью к начальным условиям и описывает хаотическое поведение. Исследуя это явление, он последовательно уменьшал число мод, необходимых для появления хаоса. Оказалось, что хаос возникает при числе мод, равном трем, в противоречии с существующим мнением, что для хаоса необходимо большее число мод. В результате математического моделирования получился объект, который впоследствии был назван аттрактором Лоренца. Фазовая траектория аттрактора Лоренца представляет собой бесконечную линию без самопересечений, причем при t→ ∞ траектория не покидает заданную область и не притягивается ни к точкам равновесия, ни к циклическим траекториям. Сложная хаотическая траектория блуждает между тремя стационарными состояниями: неустойчивым узлом и двумя неустойчивыми предельными циклами. Для хаотической динамики автокорреляционная функция имеет характерный вид. Она экспоненциально спадает с увеличением времени. Высокую чувствительность к начальным условиям Лоренц назвал "Эффектом бабочки". Имя "хаос" дал Джим Йорке - прикладной математик университета Мэриленда в 1975 г.

Рюэль и Такенс в 1971 г. опубликовали статью "О природе турбулентности", где они считали, что турбулентный поток описывается не суперпозицией множества мод (как предполагали Ландау и Хопф), а аттрактором типа Лоренца, который они назвали странным.

Сложные движения в динамической системе были также обнаружены и исследовались на физическом факультете МГУ. Такие движения назывались непериодическими устойчивыми по Пуассону и неустойчивыми по Ляпунову. Эта терминология основывалась на книге В.В. Немецкого и В.В. Степанова "Качественная теория дифференциальных уравнений", вышедшей в 1947 г. Отсутствие ЭВМ в то время не позволило открыть странный аттрактор. Важный вклад в открытие хаотических движений внес в 19581970 гг. своими работами о гомоклинических структурах Ю.К. Неймарк ученик А.А. Андронова. Гомоклиническая траектория - это траектория динамической системы, стремящейся при t → ∞ к одной и той же периодической траектории, либо к одному и тому же положению стационарного состояния. Наличие гомоклинической траектории является критерием стохастичности динамических систем. Большую роль в развитии представлений о хаосе сыграли работы советских математиков Д.В. Аносова, А.И. Колмогорова, Я.Г. Синая; физиков, ученика А.А. Андронова - А.В. Гопонова - Грехова, а также академиков Б.В. Чирикова и Г.М. Заславского.

3.2. Суть хаоса

Хаос характеризуется неповторяющейся, нерегулярной, беспорядочной последовательностью состояний. Детерминированным он называется потому, что хаотическое поведение возникает из совершенно детерминированного закона эволюции каталитической системы. С ростом размерности фазового пространства больше двух, резко усложняется бифуркационная картина - растет число точек бифуркации и, что еще более важно, в каждой точке ветвления рождается все большее количество возможных состояний. В результате мы наблюдаем хаотическое поведение скорости реакции каталитического процесса. Подобные состояния мы называем химической турбулентностью. Для кинетической области целесообразен термин кинетическая турбулентность. Термин турбулентность использован не случайно и имеет глубокий смысл. Возникновение турбулентности - процесс стохастизации изначально ламинарного потока вязкой несжимаемой жидкости в трубе, при возрастании неравновестности, характеризуемой числом Рейнольдса, после его критического значения.

Раньше стохастизацию связывали с возбуждением большого числа мод с неизмеримыми частотами и случайными фазами. В настоящее время стало ясным, что турбулентность возникает при малом числе свобод, а наличие большого числа возбужденных мод не является достаточным условием для возникновения взаимной стохастизации.

Образ детерминированного хаоса связан со странными аттракторами в фазовом пространстве. Особенностью странного аттрактора является экспоненциальная локальная неустойчивость фазовых траекторий и фрактальная нецелая размерность. Первая служит критерием хаотического поведения каталитической системы во времени, а вторая - дробная размерность - свидетельствует о геометрической сложности объекта. Странный аттрактор показывает, сколь причудливыми и запутанными могут быть изменения скорости гетерогенной реакции, если рассматривать процесс одновременно и в прошлом, и в будущем.

Возникновению сложного поведения скорости гетерогенной каталитической реакции предшествует мягкие и жесткие бифуркации регулярных режимов. Необходимо глубокое понимание бифуркационных явлений в каталитической системе, особенно это важно при наличии флюктуаций. Если система неустойчивая, то фазовая траектория изменения состояния будет отличаться от траектории, полученной в результате решения задачи Коши. Поэтому надо одновременно рассматривать не одну траекторию, а весь пучок возможных фазовых траекторий, то есть исследование поведения системы при возможных вариантах начальных условий с учетом флюктуаций. В этом случае возникает трубка фазовых траекторий.

В неустойчивом состоянии отклонения от стационарного состояния быстро нарастают во времени. Однако всегда в системе возникает механизм нелинейного ограничения. Поэтому отклонения будут уменьшаться, и система начнет возвращаться в окрестность неустойчивого состояния, от которого она вновь будет отклоняться. Таким образом, нелинейное ограничение - важнейший элемент возникновения хаоса. Нелинейность - необходимое, но не достаточное условие для возникновения хаотических изменений скорости реакции. Первопричиной нерегулярности является быстрое разбегание первоначально близких фазовых траекторий. Количественной мерой скорости экспоненциального разбегания траекторий служит показатель Ляпунова:

D (t) = D (о) eλt λ=lim 1/τ ln D(+)/D(o)

где D (t)начальное отклонение, λ показатель Ляпунова.

Удивительно, что, несмотря на чрезвычайное разнообразие нелинейных каталитических, химикотехнологических и других динамических систем, механизм возникновения стохастичности осуществляется по небольшому числу путей. Наиболее известны три типовых сценария перехода к хаосу: последовательность бифуркаций удвоения периода цикла (сценарий Фейгенбаума), переход к хаосу через квазипериодические режимы (Рюэля - Такенса) и переход к хаосу через перемежаемость (сценарий Помо - Манневиля). Эти сценарии являются типичными, но возможны и иные сценарии возникновения хаоса.

В 1978 г. М. Фейгенбаум обнаружил универсальный механизм перехода к хаосу, который определяется через бесконечную цепочку удвоения периодического движения. По мере изменения параметра каталитической системы исходный предельный цикл с периодом Т становится неустойчивым - рождается устойчивый цикл с удвоенным периодом. При дальнейшем изменении параметра системы этот цикл также становится неустойчивым - рождается четырехкратный цикл с периодом 4Т. Таких удвоенных периодов в ограниченной области изменения параметров может быть как угодно много. В конечном итоге рождается цикл с бесконечным периодом, происходит хаотизация. Возникает странный аттрактор. Этот механизм перехода к хаосу часто встречается в химических диссипативных системах.

По сценарию Рюэля и Такенса происходит бифуркация устойчивого предельного цикла на плоскости. Он переходит в трехмерный. При этой бифуркации могут образовываться, как незамкнутые, так и замкнутые траектории с двумя независимыми частотами. Незамкнутые траектории заполняют тор. Этот тор также может стать неустойчивым и возникают три независимых частоты. Трехчастотное движение является структурно неустойчивым и возникает странный аттрактор. Изучение спектров Фурье хорошее диагностическое средство анализа динамического поведения каталитической системы.

Механизм Помо - Манневиля, открытый в 1980 г., предполагает чередование регулярного поведения и хаоса. Периодическое движение по предельному циклу может сменяться хаотическим режимом. Этот сценарий называют переходом к хаосу через перемежаемость.

Детерминированный хаос совсем не является экзотическим явлением и, вероятно, встречается много чаще, чем нам представляется. Чем сложнее система, то есть чем больше степеней свободы, и чем выше степень ее неравновестности, тем надежнее устанавливается в ней хаотическое, турбулентное движение. Дело в том, что бывает невозможно сказать, вызвано ли нерегулярное поведение посторонним шумом, экспериментальными ошибками или внутренней динамикой. Природа хаоса такова, что он выглядит подобно стохастическому процессу. В то же время хаос представляет собой, действительно, очень сложную структуру и она может проявляться так, что структура хаоса не может быть вообще распознана. Парадоксально, что чем более неустойчиво ведет себя каталитическая система, тем более точный метод необходим для ее настоящего распознавания. Системы управления могут быть особенно склонны к хаотическому поведению. Хаотическое поведение возникает естественным образом в системах управления вследствие более высокой сложности системы реактор - управляющее устройство. Хаос, обусловленный введением дополнительных переменных, связанных с управлением, затрудняет анализ каталитического процесса. Например, в мире существует более 250 миллионов реакторов - нейтрализаторов выхлопных газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Регулирование начального состава реакционной смеси вокруг стехиометрического соотношения воздухтопливо создает в нейтрализаторе в ряде случаев хаотический режим.

Хаотическое поведение скорости реакции окисления СО на грани монокристалла платины Pt (110) впервые экспериментально установил Эртл с сотрудниками в 1988 г. Переход к хаосу проходил по сценарию удвоения периода или по сценарию Фейгенбаума. Переход к хаосу через перемежаемость был впервые экспериментально установлен М.М. Слинько, А.А. Ухарским и Н Егерем в 2000 г. при протекании реакции окисления СО на нанесенных палладиево цеолитных катализаторах при атмосферном давлении. Переход был установлен на основе анализа спектров мощности Фурье и сечения Пуанкаре. Перемежаемость выглядит, как изменение периодических колебаний скорости реакции за счет их прерывания хаотическими всплесками. Хаос на палладиево - цеолитных катализаторах возникал вследствие влияния внутренней диффузии на скорость реакции. Это явление получило название - диффузионный хаос.

Диффузионный хаос - это новый тип турбулентности в автоколебательных системах. Вследствие влияния продольной диффузии возможен также хаотический режим в неподвижном слое частиц катализатора. Сложные режимы могут возникать и в проточном реакторе неполного смешения при протекании процессов с нелинейной кинетической моделью.

Хаотические режимы часто наблюдаются при протекании процессов во взвешенном слое катализатора. Взвешенный слой представляет собой открытую сильно нелинейную систему. Хаотические режимы возникают уже при протекании двух последовательных экзотермических реакций. Для более сложных процессов область хаотического режима в реакторе расширяется.

Часто возникают хаотические режимы в реакторах с участием 3х фаз: газ - жидкость - твердый катализатор. Кинетическая турбулентность тесно связана с гидродинамической турбулентностью. Гидрокрекинг в ряде случаев протекает в хаотическом режиме.

Специфической особенностью процессов каталитической полимеризации является то, что динамические характеристики процесса влияют не только на его производительность, но и на качество образующих продуктов. Возникновение автоколебаний, особенно при сополимеризации, может привести к заметному увеличению молекулярной неоднородности образующихся продуктов. Причиной этого может явиться периодическое изменение мгновенного значения состава сополимера в реакторе вследствие самопроизвольного изменения в нем состава мономерной смеси. В этом случае надо избегать автоколебаний, а поэтому возникает задача определений условия их возникновения.

Эпилог

Наше время, а именно, последние 25 лет прошедшего века и век наступивший - может быть охарактеризовано развитием нелинейной динамики каталитических процессов. Открытие автоколебаний скорости гетерогенной каталитической реакции явилось одной из крупных научных сенсаций, вызвавших новое понятие нелинейной физической химии - стохастичность и возникновение структур на всех масштабных уровнях. Фундаментальное значение этих исследований состоит в понимании динамической природы случайности и статистических законов в катализе. Исследования по изучению не нелинейных свойств и нелинейной динамики не видны постороннему взгляду. Однако, они составляют основу, скрытый фундамент учения о катализе.

Наноскопическая нелинейная наука и техника станут основой синтеза катализаторов. Способность работать на молекулярном уровне открывает невероятные перспективы.

Познание нелинейных законов каталитических явлений не было поступательным процессом, на этом пути были заблуждения и недооценка роли нелинейности. Ученые физикохимики избегали темы случайности, неустойчивости и хаотичности. Было стремление описать каталитические явления на основе линейных зависимостей путем сглаживания наблюдаемых сложных явлений. Тем не менее, сейчас они играют центральную роль в нашем понимании каталитических явлений. Принципы современной нелинейной динамики - это та основа, на которой зиждется теория и практика промышленного катализа и, повидимому, зиждется организация жизни на Земле. Нелинейная динамика охватывает каталитический процесс в целом и за большое время. Эти положения более 40 лет лежали в основе деятельности коллектива отдела кинетики и моделирования Института катализа, которые обобщены в книге "Основы и принципы математического моделирования каталитических процессов". Нам представлялось, что основной физикохимической концепцией, определяющей облик нелинейной динамики каталитических процессов, является исследование неустойчивостей стационарных состояний, их дальнейшего развития и стабилизации, с которыми связанно возникновение явлений самоорганизации структур и всех нелинейных явлений и эффектов.

Нелинейная динамика непрерывно повышает наш уровень знания о катализе и степень нашего интеллектуального развития.

М.Г. Слинько


Терминология в гетерогенном катализе (под ред. Р.П.Бурвелла ) Предисловие.

Подробнее


Русский перевод

Подробнее


Ориганальная версия

Подробнее


За рубежом

Подробнее


Приглашения на конференции

Подробнее



Copyright © catalysis.ru 2005–2024
Политика конфиденциальности в отношении обработки персональных данных