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靠微粒子推动的新型微齿轮问世
文章来源:科学网   发布时间: 2016-1-26   浏览次数:   字号:[ ] [打印]
 

  意大利、德国和西班牙的科学家合作,设计出一种由微粒子推动的新型微齿轮。微粒子以周围过氧化氢溶液为燃料推动自身前进,就像微型马达,当它们进入齿间就会推动微齿轮旋转。将来这种微齿轮有望作为自动微机器的基本构件。相关论文发表在纳米和微型科学技术杂志《小》(Small)上。现代纳米技术能造出在结构和形态上高度可控的微米和纳米级物质。最近,研究人员开始探索能否给这些结构“赋予生命”,让它们能自我推进。论文第一作者、意大利罗马大学的克劳迪奥·麦吉说,他们正在研发的一类名叫“主动物质”的先进材料,能把一些内置能源直接转化成运动。

  据物理学家组织网近日报道,本研究中的“主动物质”微马达是一种5微米大小的雅努斯(Janus,罗马神话中的两面神)粒子,有两个不对称面,其中一面涂有一层铂,把它们浸入过氧化氢溶液时,会只向一个方向移动,沿齿轮一边前进卡在齿间。齿轮约8微米,有6个齿,最多可容纳6个雅努斯粒子。

  研究人员说,以往也有类似方法利用细菌或人造微泳器的集体运动产生主动运动,但需要很高的细菌或微粒浓度,同时也很难控制它们的运动。新方法的最大优点是所需粒子浓度低,而且运动高度确定。他们发现,嵌入微齿轮齿间的雅努斯粒子在1到3个时,齿轮旋转速度随粒子数增加而线性增加;粒子增加到4个以后,齿轮速度放缓,可能是因为增加的粒子耗尽了过氧化氢燃料,使所有粒子总体速度下降了。

  论文合著者、意大利国家研究委员会的罗伯托·迪·莱奥纳多说,他们的研究证明了“主动物质”系统中的相互作用,为造出高度可重复、可控制的微机器开辟了新途径。他们还将探索是否可通过调整过氧化氢浓度来控制微马达转速,因为速度可控是将微机器用于芯片实验室及其他设备的关键。

 
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