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将促成送药,作者校郭传飞课题组在Nature

发布时间:2019-11-19 07:53编辑:化学科学浏览(108)

    中国化工仪器网 行业动态】近日,哈尔滨工业大学机电学院张广玉、李隆球教授和加州大学圣地亚哥分校约瑟夫王教授合作在磁控微纳机器人研究中取得重要进展。 该研究团队通过采用仿生原理,发明了一种由振荡磁场驱动的镍-银-金-银-镍多金属复合结构纳米机器人,为提升微纳机器人的驱动效率和运载能力提供了新的研究思路。 同时,该研究团队将人工智能技术引入到微纳机器人运动控制中,发明了一种能够在复杂环境中可实现导航的智能微纳机器人,可应用于复杂生物体系中的诊断治疗,具有广泛的应用前景。 相关研究成果“磁场驱动自由泳式纳米马达”(Highly Efficient Freestyle Magnetic Nanoswimmer)和“自主导航微纳机器人”(Autonomous Collision-Free Navigation of Microvehicles in Complex and Dynamically Changing Environments)分别发表在国际着名学术期刊《纳米快报》(Nano Letters, 2017, 17, 5092-5098, SCI IF: 12.7)和《美国化学学会纳米》(ACS Nano, 2017,11, 9268-9275, SCI IF: 13.9)上。两篇文章的作者为哈工大青年教师李天龙博士,通讯作者为李隆球教授。 编辑点评 新型智能微纳机器人则可在错综繁杂的环境中自主规划路径、导航和躲避固定、移动障碍物,还能对目标对象及时识别,如可识别癌细胞和正常红细胞等。两项研究成果得到国家自然科学基金、机器人技术与系统国家重点实验室基金等项目资助。 (原标题:哈工大教授在磁控微纳机器人研究方面取得新进展)

    近日,我校材料科学与工程系副教授郭传飞作为通讯作者在著名学术刊物Nature Communications和Nano Letters发表合作论文,南方科技大学为署名单位。

    在微电子、太阳能电池、新型传感器、等离子基元、仿生材料、超材料等领域,表面微纳结构已经得到了广泛的应用。多级表面微纳米结构能在某些方面满足人们对材料性能越来越高的需求。但是复杂的多级次表面结构对微加工技术在成本、工艺、批量生产、精准设计和可控加工等方面提出了许多新的挑战,目前的常规微纳加工方法已经难以满足复杂结构的加工需要。基于应变的方法可以用于制造低成本、大面积制造微结构,已经被认为是一种非常有前景的新方法。

    郭传飞和国家纳米科学中心研究员刘前长期合作,致力于新概念加工方法的研发工作,提出了激光诱导模量调控的应变诱导的新思路,并取得了一系列的研究成果。以前期的研究成果为基础(Guo et al. Advanced Materials 2012, 24, 3010-3014),合作团队发展了一种2D打印,3D成型的新技术,可用来制备各种复杂的三维表面结构;并以此作为掩模,实现单掩模、多图形的制造。该法具有工艺简单、成本低、可精准设计和可控加工、易于大批量制造、与成熟的平面制造工艺相兼容等优点。研究成果发表在Nature Communications上(Nature Communications 2016, 7, 13743,

    图片 1用2D打印,3D成型技术制作的凹凸结合透镜阵列

    银纳米线墨水是一种已经商业化的可用于制备柔性透明电极的材料。但是这种电极中纳米线之间的接触电阻很大,显著降低电极的导电性。科学家通过实现纳米线之间的焊接,能有效提高电极的导电性能,进而提高其综合性能。这些技术包括化学镀、激光表面等离子体焊接、热焊接、冷压焊接等。然而,这些技术都需要用到特定的设备或者试剂,往往会对银纳米线造成污染、或者不能用于可拉伸的高弹体衬底。郭传飞提出采用毛细力来实现银纳米线的冷焊接的办法。毛细力的大小随尺度下降显著增加,在纳米尺度毛细力极强,可产生GPa量级的压强,能在常温下有效实现银纳米线的冷焊接。实践中,可以用加湿器或者用过饱和水汽(例如,用嘴巴对着样品哈气)即可有效地实现毛细力冷焊接,无需任何专业设备或者化学试剂。这种方法也可以用于已被破坏的银纳米线薄膜的修复即使在野外,经破坏的银纳米线薄膜经吹气即可实现导通,并恢复到接近破坏前的导电水平。这种思路不仅可以用于金属纳米线薄膜,还有望用于自组装、新型微纳米结构的制备。研究成果在线发表在美国化学会刊物Nano Letters上(Nano Letters 2017, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b04613)。

    图片 2毛细力引起的银纳米线冷焊接效果图

    图片 3在野外,毛细力引起纳米线电极的修复效果

    该研究为郭传飞和美国休斯敦大学任志锋教授的合作成果,第一作者为休斯敦大学的博士生刘嫄,郭传飞课题组的博士后张建明、研究助理高恒和刘庆先、交流学者王燕也参与了该研究。郭传飞是文章思路的提出者,并参与了主要的实验和论文撰写。研究得到青年千人经费、孔雀计划经费以及国家自然科学基金-深圳机器人联合项目的资助。

    论文链接:

    文字:材料科学与工程系供稿

    图片:材料科学与工程系供稿

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