發(fā)布日期：2018-11-21
哈爾濱工業(yè)大學(xué)微系統(tǒng)與微結(jié)構(gòu)制造教育部重點實驗室賀強教授團隊成功研發(fā)出世界首例雙引擎人造微納米機器，有望在生物醫(yī)學(xué)、抗腫瘤用藥及環(huán)境檢測等方面得到廣泛應(yīng)用。這項成果以“雙氣泡驅(qū)動的皮艇”為題，發(fā)表在最新一期《美國化學(xué)會志》上，并被選為該期的封面論文。
化學(xué)驅(qū)動微納米機器是能夠?qū)⒅車h(huán)境中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為自身機械運動的微納米系統(tǒng)，是當(dāng)前涉及材料、機器人、物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的交叉科學(xué)研究熱點。如何像企鵝在水中游動那樣，模擬出自然界中普遍存在的雙引擎動力模式，繼而人工合成出雙引擎驅(qū)動的微納米機器？賀強團隊通過化學(xué)水熱合成法制備出了類似啞鈴狀的中空二氧化錳膠體粒子，能夠催化分解過氧化氫燃料并在粒子腰部產(chǎn)生一對氧氣泡，實現(xiàn)了在低雷諾數(shù)下的自驅(qū)動運動。因為這一運動方式類似于單槳雙葉的單人皮艇，因此被形象地稱為“膠體皮艇”。由于其啞鈴狀的特殊結(jié)構(gòu)，雙氣泡生長和釋放產(chǎn)生的反作用力，對“膠體皮艇”的切向軸（長軸）和徑向軸（短軸）均有凈力的產(chǎn)生，前者為其運動提供驅(qū)動力，而后者影響其運動方向。
經(jīng)過對雙氣泡的同步或非同步生長和頻率變化的統(tǒng)計分析，及其氣泡生長和釋放過程中周圍流體場變化的模擬，賀強團隊還建立了基于氣泡生長動力學(xué)和微粒子運動方程的物理模型，闡明了其運動機理。
觀察結(jié)果表明，雙氣泡驅(qū)動比單氣泡驅(qū)動模式具有更高的機動性。專家評價指出，這一最新成果對探索雙引擎微納米機器的設(shè)計方法、模仿神奇的自然系統(tǒng)功能，以及對癌細胞的識別、抗腫瘤藥物的輸送和在納米外科手術(shù)等方面，均具有潛在的實用價值。（記者衣曉峰）
來源：健康報
