超声控制与驱动微纳米马达

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人工合成微纳米马达可以将能源转换成驱动力,帮助人类完成一些复杂的任务。超声控制和推进微纳米马达具有可控性高、使用寿命长和生物相容性好等优点,在富集检测和靶向治疗方面有巨大应用前景。在本文中,我们展示了使用超声来控制和推进微纳米马达,其中包括停止管状微马达,Au-Pt纳米线的聚集组装行为,轨道诱导的金属纳米线组装和磁-声双驱微纳米马达。主要内容如下:1.超声对管状微纳米马达速度的快速和精确控制。施加超声后,打断了PEDOT/Ni/Pt管状微纳米马达尾部气泡的正常产生,导致在0.2 s内马达停止,关闭超声后可以重新运动。并且调节超声电压大小可以对管状微马达的速度进行精确调控。相比于其它控制方法具有响应速度快的优点。2.超声下棒状微纳米马达可逆的聚集和分散。其中包括棒状微纳米马达的聚集和分散、控制纳米马达群的移动、以及分离棒状与Janus纳米马达。纳米马达在超声下的聚集效应依赖于声场和单个纳米马达之间的相互作用,超声触发诱导马达快速在最近的压力节点周围聚集。声场诱发纳米马达的仿’生聚集行为在富集检测和靶向药物递送中具有很大的应用前景。3.超声下Au纳米棒在微轨道上的组装和收集。微轨道的存在可以诱发周围的声场不均匀分布,导致纳米线组装到微轨道上。微轨道的宽度可以诱导纳米线平行或垂直于微轨道的方向组装,该结果也被数值模拟结果验证。微轨道辅助组装和运输纳米线的能力在光子晶体、细胞收集和纳米电子制造中有潜在应用价值。4.磁-超声双驱纳米马达。这种双驱纳米马达在声场或磁场的存在的情况下都可以实现高效驱动。该马达包括一个凹形纳米棒端(声驱)和一个螺旋端(磁驱),通过模板辅助的电化学沉积和选择性化学蚀刻合成。双驱纳米马达在超声和磁的共同作用下也表现出仿生的聚集行为。磁-超声马达的双驱操控和聚集的行为在设计制造智能纳米器件方面有巨大的应用前景。
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