[发明专利]一种基于单分子和二分子化学反应网络实现M/N占空比时钟信号的方法

权利要求书

1.一种基于单分子和二分子化学反应网络实现M/N占空比时钟信号的方法，其特征在于，包括如下步骤：

如果N为2，构造化学反应网络生成1/2占空比时钟信号，包括如下步骤：

设1/2占空比时钟信号的时钟状态物种为E₀和E₁；初始时分子系统中有状态物种为E₀；

外部环境连续低速注入不存在标识物种emp_i，i＝1,2,3，所述不存在标识物种在分子系统中不同物种的作用下被消耗，化学反应方程如下：

在分子系统中有物种E₀存在时：

在分子系统中有物种E₁存在时：

在分子系统中有物种M₀存在时：

在分子系统中有物种M₁存在时：

在分子系统中有物种F₀存在时：

在分子系统中有物种F₁存在时：

不同物种浓度发生变化，生成了中间物种E0s和E1s，中间物种与时钟状态物种循环往复转移，化学反应方程如下：

中间物种与时钟状态物种消耗中间反应分子，化学反应方程如下：

强制信号物种和时钟信号物种之间进行转移，化学反应方程如下：

其中，e₀，e₁，f₀，f₁，m₀，m₁为中间反应分子；e_0t，e_1t，f_0t，f_1t，m_0t，m_1t为转移指示物种；E0s和E1s为中间物种；F₀，F₁，M₀和M₁为起延时作用的强制信号物种；

由式(1)-(9)中的32个化学反应组成的化学反应网络，使分子系统在物种E₀和E₁之间转移，得到1/2占空比时钟信号；

如果N为不等于2的偶数，循环执行步骤1，得到时钟状态物种为RE₀和RE₁的M/N占空比时钟信号：

步骤1、记录N个连续的1/2占空比时钟信号的状态物种转移次数，在所述N个连续的1/2占空比时钟信号中第N-M次和第N次由物种E₀转移到E₁时，M/N占空比时钟信号的状态进行RE₀和RE₁之间的转移；E₀和E₁为所述1/2占空比时钟信号的时钟状态物种；

如果N为奇数，循环执行步骤2，得到时钟状态物种为RE₀和RE₁的M/N占空比时钟信号：

步骤2、记录2N个连续的1/2占空比时钟信号的状态物种转移次数，在所述2N个连续的1/2占空比时钟信号中第N-M次、第N次、第2N-M次和第2N次由物种E₀转移到E₁时，M/N占空比时钟信号的状态进行RE₀和RE₁之间的转移。

2.根据权利要求1所述的基于单分子和二分子化学反应网络实现M/N占空比时钟信号的方法，其特征在于，所述实现1/2占空比时钟信号的化学反应网络借助方图实现，所述方图中圆形节点代表一个物种，每个圆形节点产生或接收各种箭头；直线或环形箭头表示物种数量传递流，多边形折线型箭头表示外部方形循环和内部菱形循环之间的信息传递。

3.根据权利要求1所述的基于单分子和二分子化学反应网络实现M/N占空比时钟信号的方法，其特征在于，给每个化学反应方程设置不同的速率常数来控制各物种的维持时间。

4.根据权利要求3所述的基于单分子和二分子化学反应网络实现M/N占空比时钟信号的方法，其特征在于，式(1)-(9)中，下列化学反应的速率常数设置为10：

下列化学反应的速率常数为20：

下列化学反应的速率常数设置为2.09：

其他化学反应速率常数则设置为1000。