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  微/納米馬達具有優異的自主運動和微尺度操控功能，在生物醫學和環境治理等領域具有廣泛的應用前景。在這些領域中，環境修復方向備受關注。微/納馬達的運動和對流引起的液體混合作用能夠顯著增強污染物與微馬達的傳質與接觸效率，從而將受限于擴散作用的傳統廢水處理速度提高一個數量級以上。同時，微/納馬達集群可能是高效環境修復的最佳解決方案。然而，單驅動微/納米馬達的控制方式單一，無法適應復雜的自然及工業環境需求。因此，開發一種能夠實現集群行為以及多重操控功能的微納馬達仍然是一個挑戰。

  近日，華中科技大學瞿金平院士/牛冉研究員團隊以泡沫狀C₃N₄和Fe₃O₄納米粒子為基礎，制備了一種新型的雙模驅動微馬達（圖1）。其中三維多孔泡沫狀C₃N₄的孔隙結構增加了比表面積，使離子通透性增強（圖2），而原位沉積的Fe₃O₄納米粒子引入了電子捕獲能力，提高了光捕獲和電子-空穴分離效率（圖3）。Fe₃O₄/f-C₃N₄微馬達在可見光輻照和低濃度H₂O₂（≤2%, v/v）燃料水平下表現出較強的光驅動/催化活性（圖4）。同時在外加磁場下，Fe₃O₄/f-C₃N₄微馬達的集體行為可以在局部產生高濃度的催化劑，大大提高了污染物脫除效率（圖5）。此外，原位形成的Fe₃O₄不僅有利于微馬達的分離與循環利用，而且在外加磁場的引導下具有定向催化功能（圖6）。因此，該低成本、易于回收、運動可控的Fe₃O₄/f-C₃N₄微馬達在生物醫學和環境領域具有廣闊的應用前景。 

圖1（a）Fe₃O₄/f-C₃N₄微馬達的制備。（b）可見光或外加磁場下Fe₃O₄/f-C₃N₄微馬達的自推進機制。

 圖2（a）泡沫狀C₃N₄和（b,c）Fe₃O₄/f-C₃N₄微馬達的形貌表征圖、選區電子衍射圖，以及（d）XRD圖。 

 圖6 外加磁場控制Fe₃O₄/f-C₃N₄微馬達順序降解左、右儲層中的羅丹明B。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c10590

團隊簡介：

  華中科技大學瞿金平院士團隊自2019年組建至今，主要圍繞多相多組分體系傳遞與反應過程強化、生態難消納物質綠色化替代與再利用、功能材料綠色高效制造與產業化應用開展相關研究工作。團隊與國內外眾多高校、研究機構和企業保持密切合作，目前在研縱向和橫向項目多項，擁有一批先進的高分子材料合成、加工和測試表征儀器設備，具備完善的研究設施和科研條件。團隊常年招收碩士研究生、博士研究生、科研助理、機械工程師和博士后（聯系郵箱：niuran@hust.edu.cn）。

牛冉，華中科技大學化學與化工學院研究員、博士生導師，主要研究領域為微納馬達和新能源材料。目前以第一或通訊作者身份在PRL、PNAS、Sci. Adv.、ACS Nano、Small、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A、Energy Environ. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces等具有重要影響力的國際刊物上發表SCI論文近50篇，主持承擔國家自然科學基金、重點研發計劃等國家和省部級科技項目多項，并獲得湖北省海外高層次人才計劃、武漢英才等多項榮譽獎勵。