【摘 要】
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微纳米马达是一类尺寸为微米或纳米尺度,效仿生物分子马达而人工合成的动力机器,能够将外界各种能量(包括光、电、磁、热、化学能等)转化为转动、翻转、梭动、收缩、聚集等运动形式。现如今,随着纳米技术的发展,微纳马达的研究成为近年来新兴的多学科交叉领域。国内外的学者已经在化学驱动微纳马达、外物理场驱动微纳马达以及混合动力驱动微纳马达的行为控制等方向取得了重大的进展。然而,化学驱动微纳马达存在速度较低,驱动
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微纳米马达是一类尺寸为微米或纳米尺度,效仿生物分子马达而人工合成的动力机器,能够将外界各种能量(包括光、电、磁、热、化学能等)转化为转动、翻转、梭动、收缩、聚集等运动形式。现如今,随着纳米技术的发展,微纳马达的研究成为近年来新兴的多学科交叉领域。国内外的学者已经在化学驱动微纳马达、外物理场驱动微纳马达以及混合动力驱动微纳马达的行为控制等方向取得了重大的进展。然而,化学驱动微纳马达存在速度较低,驱动环境简单,毒性较高等缺陷,且微纳马达的驱动机理、运动速度、靶向控制、生物兼容性等方面还不能满足生物医疗、纳米组装、环境修复、粒子富集等领域的应用要求。基于以上论述及前人研究成果,本课题试图开发一种紫外光高效驱动的微纳米马达,并研究其材料组成与结构对其运动特性的影响。首先,通过改变反应物的浓度、反应时长、反应温度等变量条件,制备并表征了氯化银(AgCl)薄膜的形貌。通过对比研究各反应条件下制备薄膜的晶粒粒径、薄膜厚度、物相衍射特征峰强度等,探索了薄膜形貌特征变化的可能原因。在此基础上,以同等反应条件制备了半包覆AgCl的微球,并研究了此微纳米马达的运动规律。通过对马达运动峰值速度和半衰期的对比,我们发现制备马达的反应时长影响AgCl晶体的量、表面晶体层厚度和孔隙,从而影响马达运动的半衰期。而反应温度也影响薄膜的厚度,使得Janus马达两侧不对称性变大,导致合力大小的差异,从而改变马达运动的峰值速度和半衰期。最后,改变反应物浓度(主要为FeCl3浓度和PVP浓度),也同样影响AgCl晶体的含量、晶粒粒径的大小、表面晶体层的厚度以及表层晶体的致密性,从而影响单位面积活性层一侧合力大小,结果导致不同条件下马达运动峰值速度和半衰期的差异大小不同。本课题初步探索了不同反应条件对于AgCl薄膜的表面形貌特征的影响,以及对同等条件下制备的马达其运动峰值速度和半衰期的影响,不仅佐证了微纳米马达运动的自扩散泳机理,也为更好的了解马达的运动规律,及设计速度更快的微纳米马达打下了坚实的基础。
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