Ученые продемонстрировали запуск автокаталитической реакции Белоусова — Жаботинского с необычной конфигурацией волнового фронта: на поверхности среды из нее получился похожий на смайлик рисунок.

Для этого авторы внутри вихревого кольца создали два линейных источника спиральных волн с противоположным вращением. В будущем ученые надеются создать еще более сложные виды структур, в том числе сцепленные кольца — это может пригодиться для моделирования разнообразных автоволновых процессов, в том числе имеющих медицинское значение, пишут авторы в журнале Physical Review Letters.

В средах с распределенными источниками энергии (то есть активных) могут наблюдаться автоколебательные процессы — периодические изменения параметров самой среды. Подобное наблюдается во многих физических, химических или биологических системах разной природы, но с математической точки зрения возникающие процессы описываются однотипно.

Одна из особенностей автоколебаний заключается в частом возникновении сложных распределений периодически меняющихся величин в пространстве и времени. В частности, состояние фибрилляции желудочков сердца, приводящее к остановке циркуляции крови, характеризуется спиральными волнами мембранных потенциалов клеток. В других системах наблюдаются разнообразные конфигурации, в том числе трехмерные, такие как свитки и вихревые кольца.

Химические такие явления получили наименование реакций Белоусова — Жаботинского. Для возникновения таких реакций необходимо подходящее сочетание реактивов, которое приводит к появлению динамических колебаний цвета или концентрации. Относительная простота реакций этого класса и возможность управляемого воздействия сделали их одним из основных инструментов исследования любых автоколебательных процессов.

Сотрудники Даремского университета в Великобритании под руководством Пола Сатклиффа (Paul Sutcliffe) продемонстрировали новый уровень контроля над протеканием реакции Белоусова — Жаботинского.