科学家打造多功能3D微纳机器人 微观世界的灵活舞者。想象一下,在比头发丝还要细的尺度上,有一双灵巧的“手”正在忙碌地工作——它能够精准地抓取微小颗粒,将其运送到指定位置,然后轻柔地释放。这不是科幻电影中的场景,而是中国科学院理化技术研究所科研人员的最新成果。这个仅有40微米大小的3D手型微纳机器人,正在刷新我们对微观世界操控能力的认知。

在显微镜下的世界里,一切都变得不同寻常。水滴变成了汪洋大海,灰尘化作了巨石,而想要在这个尺度上进行精密操作,就如同戴着厚重的手套去穿针引线。长期以来,科学家们一直梦想着能够在微观尺度上实现如同宏观世界般灵活自如的操控能力。这不仅仅是技术上的挑战,更关系到精准医疗、靶向药物递送、细胞操控等诸多前沿应用领域的突破。

传统的微纳机器人往往面临着一个困境:要么功能单一,只能响应单一的外部刺激;要么结构复杂但难以精确控制。如何让微纳机器人既能感知环境变化,又能精准执行复杂动作,成为了摆在科研人员面前的一道难题。中国科学院理化技术研究所会同北京石油化工学院,提出了一个创新性的解决方案:通过多材料集成和模块化设计,赋予微纳机器人多重响应能力。联合研究团队共同打造了这个具有划时代意义的微型“快递员”。
这个微纳机器人的独特之处在于巧妙地整合了两种不同的智能材料系统。顶部的pH响应模块采用了含有2-(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)的特殊光敏树脂。这种材料中的叔胺基团能够感知周围环境的酸碱变化。当环境变酸时,叔胺基团会发生质子化,带上正电荷,相互之间产生静电排斥,导致聚合物链条舒展开来,吸收更多水分而膨胀。当加入碱性溶液中和后,结构又会恢复原状,实现可逆的开合动作。
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