发布日期：2018-11-21
哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室贺强教授团队成功研发出世界首例双引擎人造微纳米机器，有望在生物医学、抗肿瘤用药及环境检测等方面得到广泛应用。这项成果以“双气泡驱动的皮艇”为题，发表在最新一期《美国化学会志》上，并被选为该期的封面论文。
化学驱动微纳米机器是能够将周围环境中的化学能转换为自身机械运动的微纳米系统，是当前涉及材料、机器人、物理、化学、生物医学等领域的交叉科学研究热点。如何像企鹅在水中游动那样，模拟出自然界中普遍存在的双引擎动力模式，继而人工合成出双引擎驱动的微纳米机器？贺强团队通过化学水热合成法制备出了类似哑铃状的中空二氧化锰胶体粒子，能够催化分解过氧化氢燃料并在粒子腰部产生一对氧气泡，实现了在低雷诺数下的自驱动运动。因为这一运动方式类似于单桨双叶的单人皮艇，因此被形象地称为“胶体皮艇”。由于其哑铃状的特殊结构，双气泡生长和释放产生的反作用力，对“胶体皮艇”的切向轴（长轴）和径向轴（短轴）均有净力的产生，前者为其运动提供驱动力，而后者影响其运动方向。
经过对双气泡的同步或非同步生长和频率变化的统计分析，及其气泡生长和释放过程中周围流体场变化的模拟，贺强团队还建立了基于气泡生长动力学和微粒子运动方程的物理模型，阐明了其运动机理。
观察结果表明，双气泡驱动比单气泡驱动模式具有更高的机动性。专家评价指出，这一最新成果对探索双引擎微纳米机器的设计方法、模仿神奇的自然系统功能，以及对癌细胞的识别、抗肿瘤药物的输送和在纳米外科手术等方面，均具有潜在的实用价值。（记者衣晓峰）
来源：健康报
