纳米马达是一种能够将不同形式外部能量转化为机械能的微机械装置。本文研究旨在利用自然界中的可见光作为驱动光源对含有三氧化二铁半导体材料的纳米马达进行驱动,研究其驱动机理与运动速度的影响因素及变化规律,为纳米马达在生物医疗、环境净化等领域提供理论基础和技术支持。为研究可见光驱动纳米马达驱动机理,本文从理论上研究纳米棒三氧化二铁半导体材料的光学吸收性质以及激发电子状态,在光波波长小于552.2 nm时,分析激发电子在纳米马达内部的流动情况。电子流动后产生的不均匀电荷密度分布形成光电势差,进而驱动纳米马达两端发生不同电化学反应,并进一步分析纳米马达于过氧化氢溶液中在可见光照条件下的粒子流动状态,以及自电泳在纳米马达运动中的表征和粒子的流动性,研究了迁移、扩散和对流对粒子流动的影响变化,阐释金/三氧化二铁可见光驱动纳米马达的驱动机理。本文通过对光照条件下的金/三氧化二铁纳米棒进行有限元分析,建立两端长度各为1μm,直径为200 nm的金/三氧化二铁纳米棒在光照条件下电磁模块、半导体模块和静电场模块多物理场耦合模型,研究了纳米棒对可见光波段光的吸收特性,分析了光波波长和光波强度对纳米棒中电子的分布影响以及电场电势变化规律,进而由最高可达1.72 m V的电势差驱动电化学反应发生。由此进一步建立纳米马达置于溶液有限元模型,将粒子传输模块、蠕动流模块和静电场模块进行多物理场耦合,研究了纳米马达在运动状态下周围电场电势以及周围压力的变化,分析了化学反应程度和光强及光波波长对纳米马达运动速度的影响变化规律,其理论计算最高速度可达37.16μm/s,并对纳米马达的运动启停和运动速度等进行有效控制。然后通过电沉积实验方法制备得到金/三氧化二铁纳米马达,测量得到纳米马达结构形貌及禁带宽度为2.25 e V,并将其置于溶液中加以可见光波照射,进一步测得其运动速度,分析总结了纳米马达的运动规律及影响因素。光照强度的增加和光波波长的减小均会使纳米马达内部电子的流动增加,从而产生较高的光电势差,较高的局部场强会加速纳米马达的运动,最高可达30.68μm/s,而溶液的浓度变化则对纳米马达的运动影响并不明显。