合成微泳裤：无生命的微粒显示复杂的行为

时间：2022-05-21 12:25:07 来源：

电子显微镜下的Janus颗粒。二氧化钛微泳器几乎不超过一微米。版权：辛辰集团

德累斯顿工业大学的研究员朱利安·西姆琴（Juliane Simmchen）博士正在与她的多学科初级研究小组一起研究液体中合成微游泳机的运动。她的目标是使这些无生命的微粒能够朝自己的方向移动，从而在将来被用于传感器技术或生物清洁。“实际上，这有点像在实验室里玩电脑游戏。”这位化学家在接受大众基金会的采访中描述了她非凡的研究工作。

Simmchen小组正在研究所谓的“ Janus粒子”。它们由具有两个不同涂层面的二氧化钛主体组成：一侧具有镍和金的催化活性层，另一侧保持未经处理。二氧化钛被用作增白剂，例如用于墙面涂料中，但它也会与光发生反应。结果，Janus粒子具有光催化作用，这意味着一旦光线照射到它们，就会发生化学反应，从而引发运动。

该小组现在已经观察到并分析了Janus粒子运动中的一个非常不寻常的现象：一旦粒子离开显微镜中的照明区域，它们就会自行旋转并游回，而这种行为实际上只有微生物才知道。但是，如何在合成微游泳机中触发这种复杂的行为呢？

第一作者Lukas Niese和Simmchen博士能够证明，只要粒子在光中是有活性的，它们的游泳方向就可以通过理化作用的结合而稳定下来。一旦粒子不再暴露于光，就不会进行能量转换，并且运动方向也不再稳定。“在这种情况下，”卢卡斯·尼斯（Lukas Niese）解释说，“自然热运动（Brownian Motion）开始出现。这导致粒子虚拟地翻转，然后游回暴露的区域。”

“像布朗运动这样的简单效果会导致如此复杂的行为，这一事实令人惊讶，令人印象深刻，尤其是在能力的发展和发展方面。我们可以利用此属性对微型机器人进行目标控制。Simmchen博士解释了这一发现的意义，他说：“可以想象其中的应用是微粒过滤并从液体中去除污染物，或者通过身体运输药物，甚至运输信息。”

参考：Lukas Niese，Linlin Wang，Sayan Das和Juliane Simmchen的“由布朗运动引起的表面趋光性”，2020年10月20日，软物质。DOI：
10.1039 / D0SM01603A

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