Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8625
Main Title: Synchronization and learning in networks of chemical oscillators
Translated Title: Synchronisation und Lernen in Netzwerken von chemischen Oszillatoren
Author(s): Fengler, Enrico
Advisor(s): Engel, Harald
Referee(s): Engel, Harald
Bär, Markus
Schimansky-Geier, Lutz
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: en
Abstract: In this thesis, the collective behavior of chemical oscillators in adaptive networks with time-dependent coupling weights is studied theoretically and experimentally. About 100-150 micro meter in size catalytic beads based on the Belousov-Zhabotinsky (BZ) oscillatory chemical reaction are fixed in an array of conical slots covered by a gel layer, and are placed into contact with BZ solution in an open reactor to maintain stationary non-equilibrium conditions. Using the light-sensitive redox catalyst Ru(dmbpy)32+, the individual micro-oscillators are photo-chemically networked according to a desired connectivity matrix with time-dependent coupling weights. For accompanying numerical simulations, the nonlinear kinetics of the BZ reaction is described by the ZBKE model that was derived by Zhabotinsky, Buchholtz, Kiyatkin and Epstein from the chemical mechanism proposed by Field, Körös and Noyes.
In dieser Dissertation wird das kollektive Verhalten chemischer Oszillatoren in adaptiven Netzwerken mit zeitlich veränderlichen Kopplungsstärken theoretisch und experimentell untersucht. Die 100-150 Mikrometer großen Mikrooszillatoren beruhen auf der Belousov-Zhabotinsky (BZ) Reaktion. Sie werden auf einem räumlichen Gitter in konischen Vertiefungen unter einer Gelschicht fixiert und können in einem offenen Reaktor unter stationären Nichtgleichgewichts-bedingungen mit Hilfe eines speziellen lichtempfindlichen Katalysators photochemisch zu einem adaptiven Netzwerk verkoppelt werden. Die nichtlineare Kinetik der BZ-Reaktion wird mit den von Zhabotinsky, Buchholtz, Kiyatkin und Epstein (ZBKE) vorgeschlagenen Modellgleichungen beschrieben, die aus dem von Field, Körös und Noyes entwickelten Mechanismus der BZ-Reaktion abgeleitet wurden.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/9580
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8625
Exam Date: 21-Jun-2019
Issue Date: 2019
Date Available: 16-Jul-2019
DDC Class: 530 Physik
Subject(s): nonlinear dynamics
synchronization
autonomous learning
STDP
chemical oscillator
nichtlineare Dynamik
Synchronisation
autonomes Lernen
synaptische Plastizität
chemischer Oszillator
Sponsor/Funder: DFG, SFB 910, Theoretical methods and concepts of application
DFG, GRK 1558, Nonequilibrium Collective Dynamics in Condensed Matter and Biological Systems
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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