《柔性光子鏈磁驅動發動機的構築、感測與可控裝卸性能》是依託武漢理工大學，由官建國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：柔性光子鏈磁驅動發動機的構築、感測與可控裝卸性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：官建國
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前的磁驅動微納發動機(MMS)不能感知其所處的液體介質環境，妨礙了它的智慧型化和實際套用。本項目提出構建場致伸縮光子鏈MMS來實現對環境的感測，並根據對環境的感測信號選擇性執行對特定物質的可控裝卸和搬運。設計製備單端連有聚(N-異丙基丙烯醯胺-共-丙烯醯胺)微球的Fe3O4/聚丙烯酸光子鏈MMS和單端連有內含Au納米棒的聚(N-異丙基丙烯醯胺-共-4-乙烯基苯並-18-冠-6) [P(NIPAM-co-VBC6)]微球的Fe3O4/P(NIPAM-co-VBC6)光子鏈MMS。研究它們的製備方法和微結構的控制原理，以及組成和微結構對其在液體介質中的運動行為、感測特性與可控裝卸和搬運性能的影響規律；闡明它們的裝卸和搬運動作的調控策略，以及運動特性對感測性能的增強作用。項目研製的MMS在腫瘤細胞識別與靶向藥物輸送、以及微環境的檢測和操控方面有重要套用前景，能推動新一代智慧型化MMS的發展。
結題摘要
微納米發動機是一種可以將環境中的其他形式能量轉變為動能的微納米器件，在液相介質中它具有裝載、運輸及釋放各種微納“貨物”的功能。因此，微納米發動機在許多重要的領域，如環境修復、細胞分離、生物感測器和藥物運輸等領域，都具有潛在的套用前景。在本課題中首先我們通過發展一種通用的氫鍵誘導模板聚合法，製備了一類新的凝膠型光子晶體感測器―回響性一維光子鏈探針。其結構特點是磁性粒子等間距的包埋在一層十幾納米厚的回響性聚合物殼層中，得到類似豆莢狀的回響性一維光子鏈。與傳統的以膜和微球形式存在的傳統凝膠型光子晶體相比要小2-3個數量級並能套用於微環境檢測和成像。通過更換不同種類的回響性聚合物，能夠分別得到晶格常數（衍射光譜）隨pH，溫度和溶劑變化的回響性光子鏈。以pH回響的光子鏈為例展示了它在微環境中的套用。由於其尺寸小，比起傳統回響性光子晶體，這種材料無論是在解析度還是回響速率上都至少高出2-3個數量級。這種新型的材料有望在對回響速度以及解析度要求較高的多個領域比如顯示器或者列印等領域發揮重要的作用。隨後基於上述研究結果，針對現有微納米發動機不具有對環境的實時感測特性，我們提出了一種基於回響性一維光子鏈的磁驅柔性微米發動機。在振盪磁場下，該發動機能夠自主運動而主動與液體介質中的受檢離子相結合，並通過自身結構色的改變實時反映出環境條件的改變。通過本項目的執行，發展了具有雙組份非對稱結構的蝌蚪狀磁驅柔性微米鏈發動機及其製備方法，並探究了該微米發動機在不同條件的液體環境中驅動磁場參數的調節策略，研製出了運動速度及方向高度可控、能實現對環境實時感測和貨物運載與可控釋放的磁驅柔性光子鏈發動機。研究成果預期將對柔性微納米發動機的發展和下一代智慧型感測器的發展起到推動作用。
