Influence of extended interactions on the surface dynamics in the catalytic CO oxidation on Pt single crystal substrateThe catalytic oxidation of CO by oxygen on a platinum ͑111͒ single-crystal surface in a gas-flow reactor follows the Langmuir-Hinshelwood reaction mechanism. It exhibits two macroscopic stable steady states ͑low reactivity: CO-covered surface; high reactivity: O-covered surface͒, as determined by mass spectrometry. Unlike other Pt and Pd surface orientations no temporal and spatiotemporal oscillations are formed. Accordingly, COϩO/Pt͑111͒ can be considered as one of the least complicated heterogeneous reaction systems. We measured both the macroscopic and mesoscopic reaction behavior by mass spectrometry and photoelectron emission microscopy ͑PEEM͒, respectively, and explored especially the region of the phase transition between low and high reactivity. We followed the rate-dependent width of an observed hysteresis in the reactivity and the kinetics of nucleation and growth of individual oxygen and CO islands using the PEEM technique. We were able to adjust conditions of the external control parameters which totally inhibited the motion of the reaction/diffusion front. By systematic variation of these conditions we could pinpoint a whole region of external control parameters in which the reaction/diffusion front does not move. Parallel model calculations suggest that the front is actually pinned by surface defects. In summary, our experiments and simulation reveal the existence of an ''experimental'' bistable region inside the ''computed'' bistable region of the reactivity diagram ͑S-shaped curve͒ leading to a novel dollar ͑$͒-shaped curve.

Influence of extended interactions on the surface dynamics in the catalytic CO oxidation on Pt single crystal substrateThe reactive behavior of catalytic CO oxidation on Pt͑210͒ is studied by means of combined reaction rate measurements and photoelectron emission microscopy ͑PEEM͒. These methods allow an investigation of the phenomena at macroscopic and mesoscopic level, respectively. The external control parameters ͑flow rate, CO and oxygen partial pressures, surface temperature and scanning rates of pressure and temperature͒ are systematically varied to reveal various reactive regions in parameter space. The macroscopic measurements for a given temperature and flow rate ͑under isothermal conditions͒ show that lower pressures lead to a pronounced clockwise hysteresis in the production rate of CO 2 , while increasing pressures cause a systematic narrowing leading to a crossing of the two hysteresis branches into a region of counterclockwise hysteresis. A further pressure increase leads to macroscopic temporal oscillations. Mesoscopic spatiotemporal oscillations appear at the same conditions. The resulting macroscopic isothermal kinetic phase diagram exhibits a cross-shaped characteristic similar to that previously obtained for the Pd͑110͒ surface. The mesoscopic lateral distribution of CO and oxygen adsorbed on the surface is monitored with the photoelectron emission microscope during the reaction at isothermal conditions and different constant oxygen pressures. The observed mesoscopic spatiotemporal patterns, such as islands, waves, target patterns and spirals, are correlated via the external control parameters with different regions in the macroscopic isothermal phase diagram. The results are compared with previous data of CO oxidation on other surfaces, like Pd͑110͒ and Pt͑110͒.

No abstract

Излагаются результаты анализа точности нового однопараметрического семейства адаптивных симплектических консервативных численных методов для решения задачи Кеплера. Методы осуществляют симплектическое отображение начального состояния в текущее состояние и, в следствие этого, сохраняют фазовый объем. В отличие от существующих симплектических методов, например, метода Верле, они сохраняют в рамках точной арифметики все присущие задаче первые интегралы, а именно момент импульса, полную энергию и вектор Лапласа-Рунге-Ленца. Кроме того, сохраняется орбита и годограф скорости. Переменный шаг интегрирования выбирается автоматически исходя из локальных свойств решения задачи. Он уменьшается там, где фазовые переменные изменяются наиболее быстро. Методы аппроксимируют зависимость фазовых переменных от времени либо со вторым, либо с четвертым порядком в зависимости от значения параметра. Установлены пределы числа расчетных точек на период решения, обеспечивающих определенный порядок точности. При числе расчетных точек, превышающих верхний предел, нецелесообразно проводить расчеты из-за определяющего влияния ошибок округления. При увеличении эксцентриситета орбиты верхний предел числа расчетных точек уменьшается. Показано, что существует зависимость между значением параметра и числом расчетных точек, при которой приближенное решение является точным в рамках точной арифметики. Одна из проблем вычислительной математики заключается в следующем: к настоящему времени не существует численного метода, сохраняющего все глобальные свойства точных решений задачи Коши для гамильтоновых систем в общем случае. Исследуемые методы для задачи Кеплера являются примером положительного решения обозначенной проблемы.