Caracterización de Transiciones Espaciotemporales en Sistemas Químicos Mediante Herramientas Fractales y Dinámicas

Abstract

En este trabajo se caracteriza el comportamiento espaciotemporal emergente en sistemas químicos no lineales fuera del equilibrio termodinámico, mediante el uso combinado de herramientas fractales y dinámicas. Se analiza primero la reacción oscilante de Belousov-Zhabotinsky (BZ), un ejemplo paradigmático de sistema químico que presenta oscilaciones temporales y fenómenos de caos determinista, modelado mediante sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias. A partir de este enfoque, se complementa el análisis con el modelo sintético de Gray-Scott, el cual describe interacciones de tipo reacción-difusión entre dos especies químicas en un medio bidimensional, permitiendo la generación de patrones espaciales autoorganizados. A través de simulaciones numéricas, se estudian bifurcaciones, atractores caóticos y patrones de Turing, mientras que se emplea el método de conteo de cajas para estimar la dimensión fractal de las imágenes generadas. Esta metodología permite distinguir entre comportamientos periódicos, cuasi-periódicos y caóticos, proporcionando una visión integral del caos químico tanto en el dominio temporal como espacial.