reaktiodiffuusiomallit

Reaktiodiffuusiomallit ovat matemaattisia malleja, jotka kuvaavat spatiaalista heterogeenisyyttä ja muotojen muodostumista järjestelmissä, joissa tapahtuu sekä kemiallisia reaktioita että diffuusiota. Näitä malleja käytetään laajasti selittämään luonnossa esiintyviä kuvioita, kuten eläinten täpliä ja raitoja, sekä muiden monimutkaisten rakenteiden kehittymistä.

Perusperiaate reaktiodiffuusiomalleissa on kahden tai useamman aineen, usein kutsuttuna aktivaattorina ja inhibiittorina, vuorovaikutus. Aktivaattori stimuloi omaa tuotantoaan ja inhibiittorin tuotantoa, kun taas inhibiittori estää aktivaattorin tuotantoa. Diffuusio, eli aineiden liikkuminen tilassa, tasaa aineiden pitoisuuksia. Näiden kahden prosessin, reaktion ja diffuusion, tasapainottomuus voi johtaa spatiaalisten kuvioiden syntymiseen.

Yksi tunnetuimmista reaktiodiffuusiomalleista on Turingin malli, jonka Alan Turing esitteli vuonna 1952. Turing osoitti, että tietyt reaktiokinetiikat ja diffuusionopeudet voivat tuottaa stabiileja spatiaalisia kuvioita lähtien homogeenisesta tilasta. Mallin menestys selittää monien biologisten kuvioiden muodostumista on ollut merkittävää. Reaktiodiffuusiomalleja on sovellettu myös muilla aloilla, kuten kemiassa ja fysiikassa, monimutkaisten järjestelmien käyttäytymisen ymmärtämiseksi.