国产精品igao视频网网址不卡日韩,亚洲综合在线电影,亚洲婷婷丁香,黄色在线网站噜噜噜

  微納馬達(dá)是一類(lèi)能夠?qū)⑼獠磕芰浚ㄈ绻饽堋⒒瘜W(xué)能、聲能等）轉(zhuǎn)化為自主運(yùn)動(dòng)的功能微納系統(tǒng)，在環(huán)境治理、生物醫(yī)學(xué)和微納操作等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊前景。在各類(lèi)驅(qū)動(dòng)方式中，光驅(qū)動(dòng)因其遠(yuǎn)程可控和清潔能源等特性而備受關(guān)注。然而，目前廣泛使用的光驅(qū)動(dòng)微納馬達(dá)大多基于無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料（如TiO?、ZnO等），其寬帶隙特性導(dǎo)致主要吸收紫外光，而可見(jiàn)光利用效率低。

  近年來(lái)，聚合物半導(dǎo)體材料因其能帶可調(diào)、合成靈活、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，成為新一代光驅(qū)動(dòng)微納馬達(dá)的理想候選材料。尤其是酚醛樹(shù)脂類(lèi)材料，傳統(tǒng)上被用作絕緣體，近年來(lái)被發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異的光催化活性，為微納馬達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了全新可能。

  有鑒于此，哈爾濱工程大學(xué)劉天億副教授、施悅教授與復(fù)旦大學(xué)孔彪教授團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際權(quán)威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發(fā)表最新研究成果，首次將聚合物半導(dǎo)體酚醛樹(shù)脂應(yīng)用于微納馬達(dá)領(lǐng)域，成功開(kāi)發(fā)出具有多通道響應(yīng)能力的光驅(qū)動(dòng)納米馬達(dá)。該馬達(dá)不僅可在不同波長(zhǎng)光照、光強(qiáng)和過(guò)氧化氫濃度條件下實(shí)現(xiàn)速度和方向的精準(zhǔn)調(diào)控，還可實(shí)現(xiàn)三維空間中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)行為。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將其應(yīng)用于有害藻類(lèi)米氏凱倫藻的高效滅活，展現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)TiO?納米顆粒的光動(dòng)力抗菌性能。該研究系統(tǒng)揭示了材料分子結(jié)構(gòu)、光催化特性與運(yùn)動(dòng)行為之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，為智能微納馬達(dá)的設(shè)計(jì)提供了新思路與材料平臺(tái)。

圖1. 四類(lèi)聚合物半導(dǎo)體酚醛樹(shù)脂合成策略及理化性質(zhì)表征

  圖1展示了分別以間苯二酚、間氨基苯酚作為前驅(qū)體，在室溫或水熱條件下合成的四類(lèi)酚醛樹(shù)脂納米顆粒的結(jié)構(gòu)與成分特征。掃描電鏡（SEM）圖像顯示出其具有球型結(jié)構(gòu)，直徑約為300-350 nm左右。其中，以間氨基苯酚作為前驅(qū)體，通過(guò)水熱法制備的酚醛樹(shù)脂納米顆粒具有苯并惡嗪-醌式交替結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出高度共軛和π-堆疊特性，帶隙顯著降低至1.90 eV，可實(shí)現(xiàn)從紫外至可見(jiàn)光區(qū)（延伸至700 nm）的寬譜吸收。通過(guò)在其表面部分修飾金層，構(gòu)建了具有Janus不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的納米馬達(dá)。

圖2. 微納馬達(dá)多通道響應(yīng)三維運(yùn)動(dòng)控制及驅(qū)動(dòng)機(jī)理探究

  在光照和H?O?存在條件下，該馬達(dá)表現(xiàn)出優(yōu)異的自推進(jìn)性能，最高運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)29.78 μm/s，遠(yuǎn)超多數(shù)已報(bào)道的光驅(qū)動(dòng)納米馬達(dá)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)改變?nèi)肷涔獠ㄩL(zhǎng)（紫外、藍(lán)光、綠光）和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)馬達(dá)運(yùn)動(dòng)速度的多通道調(diào)節(jié)；通過(guò)調(diào)控表面電荷性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的調(diào)節(jié)。結(jié)合有限元模擬，揭示了其運(yùn)動(dòng)機(jī)制為光催化分解H?O?引發(fā)的自電泳驅(qū)動(dòng)。

圖3. 微納馬達(dá)的多波長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)及米氏凱倫藻滅活實(shí)驗(yàn)

  更引人注目的是，該馬達(dá)可在強(qiáng)光照射下實(shí)現(xiàn)向上浮起的垂直運(yùn)動(dòng)，擺脫重力沉降限制，顯著提高了其在液相環(huán)境中的操作性和利用率。研究進(jìn)一步評(píng)估了其在有害藻類(lèi)滅活中的應(yīng)用性能。在可見(jiàn)光照射下，該納米馬達(dá)對(duì)米氏凱倫藻的滅活效率顯著高于傳統(tǒng)TiO?，這歸因于其優(yōu)越的可見(jiàn)光吸收、高效電荷分離以及運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)的質(zhì)量傳遞效應(yīng)。機(jī)理研究表明，光催化過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧物種（ROS）以及馬達(dá)運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)械破壞共同導(dǎo)致了微生物細(xì)胞的失效。

  該項(xiàng)研究不僅拓展了聚合物半導(dǎo)體在微納馬達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用，也展示了其在環(huán)境修復(fù)、生物醫(yī)療等多方面的潛在價(jià)值，為下一代智能微納驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了重要借鑒。

  論文信息：

  Molecular-Level Design of Polymeric Semiconductor Nanomotors with Multichannel Sensitive 3D Motion for Microorganism Inactivation

  Tianyi Liu*, Huannuo Tao, Qingdong Chai, Hang Shi, Ziqi Zheng, Zhenning Sun, Guoxing Zhang, Xiangjun Wang, Jixin Zhou, Abuduheiremu Awati, Qirui Liang, Yanjun He, Dazhang Zhu, Mingxian Liu, Yue Shi*, Kang Liang, Jian Liu, Biao Kong*

  Angewandte Chemie International Edition

  DOI: 10.1002/anie.202508705

  https://doi.org/10.1002/anie.202508705