中国化学会第32届学术年会
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PMMA-Ag光驱振荡马达的复杂群体行为:斑图的形成和调控
彭奕鑫 周超 陈曦 王启璋 王威*

分会

第三十五分会:胶体与界面化学

摘要

在生物系统中,我们经常能观察到个体之间通过相互作用自发组装形成多样的结构和图案。设计可以相互沟通与协作的微纳机器人进而研究它们的自组织行为,可以帮助理解非平衡态自组织行为。本研究中,我们发现在紫外灯照射下,PMMA-Ag Janus振荡马达会自发聚集形成迷宫状斑图,并且由于颗粒之间化学信号的传递体系中始终伴随着波的传播,我们主要对马达的自组装机制以及波和自组装两种群体行为间的耦合做了深入探讨。从现象上讲,马达会先聚集成小的团簇,小的团簇进一步吸引周围颗粒并与其它团簇结合形成更大团簇最终形成斑图。体系中的化学波会激发其传播途径上的马达吸引周围马达,进而让马达的吸引行为随波传递,反之随着斑图的形成,波最终会被限制在马达组装形成的迷宫中传播。基于马达表面化学反应我们认为马达自组装主要是由表面反应产生的离子扩散不同导致的基板电渗流造成。通过对照不同颗粒密度下体系中两种群体行为的状态,我们猜测波的状态改变的阈值也是马达能自组装的阈值。另外,实验中还发现通过开关灯方式也能形成类似斑图,并且通过调整开关灯频率,改变光强,结构光等手段可以调控斑图特征长度。 综上,对PMMA-Ag震荡马达体系群体行为的研究及调控不仅为设计仿生微机器人和其他可以自发交流和组装的智能材料提供了思路,它还能作为深入了解非线性特性的活性物质的集体行为的模型。

关键词

微马达;胶体;自组装;化学波;斑图

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段世芳 哈尔滨工业大学(深圳)、刘佳钰 哈尔滨工业大学(深圳)、陈曦 哈尔滨工业大学(深圳) 共3人点赞了这篇线上墙报。