液滴操控對(duì)于基礎(chǔ)研究和諸如生化反應(yīng)、診斷分析等實(shí)際應(yīng)用都尤為重要。盡管采用電場(chǎng)、磁場(chǎng)等外場(chǎng)操控液滴備受矚目且取得較大進(jìn)展,但這類液滴操控通常需借助大型設(shè)備、復(fù)雜的電極設(shè)計(jì),或需添加電/磁響應(yīng)性材料,極大影響液滴操控的靈活性與持久性。光作為非常典型的外場(chǎng)之一,雖可通過光化學(xué)、光機(jī)械、光誘導(dǎo)馬蘭戈尼效應(yīng),或光誘導(dǎo)電場(chǎng)等策略,將光轉(zhuǎn)變?yōu)橐旱芜\(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)而克服上述問題,但仍面臨新的挑戰(zhàn):一方面,由于光產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力很大一部分被界面阻力抵消,導(dǎo)致液滴運(yùn)動(dòng)速度慢、距離短且靈活性差;另一方面,采用紫外光、光響應(yīng)性試劑或因光導(dǎo)致的損傷等問題,使其在無污染、生物相容性好、可靠性需求高的生化領(lǐng)域應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。
近日,中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì),構(gòu)建了一種基于智能高分子材料的新型超雙疏表面(photo-induced charged superamphiphobic surface, PICS)。該PICS結(jié)合了光與電的雙重優(yōu)勢(shì),通過光熱誘導(dǎo)表面電荷實(shí)時(shí)、高效、持續(xù)再生能力,實(shí)現(xiàn)光控液滴高速、長(zhǎng)距離、多模態(tài)、群體精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng),并進(jìn)一步拓展到具有環(huán)境感知功能的液滴機(jī)器人及細(xì)胞輸運(yùn)等生物應(yīng)用。
液滴機(jī)器人在管內(nèi)搬運(yùn)物體
圖1:大面積制備具有優(yōu)異力學(xué)特性的PICS及其光誘導(dǎo)電荷實(shí)時(shí)再生性能。
圖2:PICS上光控液滴多模態(tài)、高效、穩(wěn)定循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
圖3:PICS上采用手持激光筆操控液滴機(jī)器人。
原文鏈接: https://doi.org/10.1093/nsr/nwac164
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