在國家自然科學基金支持下，哈爾濱工業(yè)大學微系統(tǒng)與微結構制造教育部重點實驗室賀強教授團隊在膠體馬達領域取得重要進展，研究成果以“熱敏高分子刷調控自泳驅動陰陽型微馬達運動方向”（Thermoresponsive Polymer Brush Modulation on the Direction of Motion of Phoretically Driven Janus Micromotors）為題發(fā)表在國際著名期刊《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.，影響因子12.102）上。賀強教授和化工與化學學院吳英杰副教授為共同通訊作者。
膠體馬達能將周圍環(huán)境中存儲的化學能轉化為自推進運動的膠體粒子，亦稱活性膠體或游動微納米機器人，可作為物理模型幫助人們理解生命系統(tǒng)中的自組織行為，并可用于仿生構筑具有涌現(xiàn)性自組織、自修復等特性的活性材料，也有望為生物醫(yī)學（特別是精準醫(yī)療）帶來革命性的解決方案。當前化學驅動膠體馬達的運動速率主要依賴于人為改變燃料濃度調控，而其運動方向是通過外部磁場的操控來實現(xiàn)，仍然不能夠像生物體如游動細菌那樣自主感知周圍環(huán)境變化并自主調控運動方向和運動速率。
針對這一難題，該研究團隊首次在金-鉑雙金屬陰陽馬達的金側原位生長了熱敏聚異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）高分子刷。當溫度為25℃，金表面的高分子刷鏈是伸展和親水狀態(tài)，允許物質在高分子刷內的自由擴散和表面反應的進行，膠體馬達以8.5μm/s的速率沿Au-Pt方向運動，驅動機理為自電泳；當溫度上升至35℃，高分子刷鏈是塌陷和疏水狀態(tài)，馬達以2.3μm/s的速率沿Pt-Au方向運動，驅動機理為自擴散泳。這種周圍環(huán)境溫度變化引起高分子鏈構象的可逆轉變導致馬達自推進方向和速率相應改變的策率，有望使合成膠體馬達感知周圍環(huán)境變化（如溫度）而進行趨向或遠離目標源的自主運動，展現(xiàn)類似游動細菌趨向性的智能行為，對未來新型微納米機器的開發(fā)與應用具有重要的意義。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201812860
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