Tsis ntev los no, Prof. Gu Fuxing pawg nyob rau hauv kev coj noj coj ua ntawm kev kawm txuj ci Zhuang Songlin ntawm Lub Tsev Kawm Ntawv ntawm Optoelectronics ntawm University of Tuam Tshoj tau tsim lub laser ntes tshuab raws li cov nyhuv photothermal shock, hu ua Photothermal-Shock Tweezers, uas paub txog kev ntes thiab arbitrary manipulation. ntawm micro- thiab nano-cov khoom ntawm qhov sib cuam tshuam ntawm cov khib nyiab thiab tshawb nrhiav nws cov kev siv nano-robotics. Autonomous nanorobots nrog lub zog thrust nyob rau hauv qhuav khoom-hu mob los ntawm photothermal shock" tau luam tawm thaum lub Kaum Ib Hlis 11, 2012, thiab cov txiaj ntsig tau luam tawm nyob rau hauv phau ntawv journal "Autonomous Nanorobots with Powerful Thrust under Dry Solid-Contact Conditions by Photothermal Shock" Autonomous nanorobots. nrog lub zog thrust nyob rau hauv qhuav khoom-hu mob los ntawm photothermal shock" tau luam tawm rau lub Kaum Ib Hlis 24 hauv Nature Communications. Dr. Gu Zhaoqi, Zhu Runlin thiab Shen Tianci yog tus kws sau ntawv, thiab Prof. Gu Fuxing yog tus sau ntawv, thaum lwm tus neeg koom tes suav nrog Prof. Liu Xu los ntawm Hebei University of Technology thiab Prof. Liu Jia los ntawm Auburn University, thiab Academician Zhuang Songlin saib xyuas tag nrho cov kev tshawb fawb. Kev tshawb fawb tau txhawb nqa los ntawm National Natural Science Foundation ntawm Tuam Tshoj thiab Shanghai. Cov thev naus laus zis yuav tsum tshawb nrhiav tsis tau pom dua hauv ntau qhov chaw xws li nanomanufacturing, biomedicine, aerospace thiab tub rog.
Lub photothermal impulse tweezers system tuaj yeem sib txuas ua ke ntawm cov neeg hlau hauv lub ntiaj teb macroscopic thiab paub txog cov xwm txheej ntawm kev txawj ntse neeg hlau ua haujlwm hauv lub ntiaj teb microscopic. Pab neeg siv cov nanosheet hlau, ua ke nrog kev paub txog cov duab, kev kawm tob, kev npaj txoj hauv kev, thiab kev tawm tswv yim tswj kom paub txog lub ntiaj teb thawj tus nanorobot autonomous nrog kev ua haujlwm tu. Los ntawm kev paub txog kev huv ntawm ib cheeb tsam uas tau xaiv, tus neeg hlau yuav rov ua lub voj voog tu kom txog thaum nws mus txog qib kev huv huv.
Laser ntxiab (tapping) tau nkag siab tias yog ib qho cuab yeej muaj zog rau kev tswj cov kev txav ntawm cov khoom hauv nanoworld, tau yeej xyoo 1997 thiab 2018 Nobel Prizes hauv Physics rau nws ntau yam kev siv hauv ib puag ncig nrog kev tshaj tawm, xws li lub tshuab nqus tsev thiab dej, tab sis nws tseem nyuaj rau cov khoom sib cuag. Cov kws tshawb fawb tau siv lub teeb pom kev zoo los ua kom sov lub micro- thiab nano-khoom, thiab lub zog nqus ntawm lub teeb mem tes tau hloov mus rau hauv kev nthuav dav, tsim ib qho loj heev instantaneous load rau hauv cov khoom, hu ua Photothermal Shock (PS). Cov nyhuv cuam tshuam tam sim no ua rau lub zog uas nyob deb dhau ntawm hom kev vibration ib txwm, ib yam li lub nrawm nrawm ntawm cov nab noj kom deb tshaj qhov kev nkag mus nrawm, yog li nws tuaj yeem rhuav tshem qhov xwm txheej ntawm micro-nano tsis kam thiab paub qhov txav ntawm cov khoom sib cuam tshuam. .
Schematic daim duab ntawm lub impulse-momentum theorem, qhia txog qhov pom kev sib piv ntawm tus nab lub lunge thiab ib txwm nkag.
Cov cuab yeej cuab tam yog nyob rau hauv lub plawv ntawm laser manipulation technology, raws li nws tso cai rau cov particle lub zog yuav tsum tau mastered los ntawm qhov chaw nyob rau hauv qhov chaw, enabling arbitrary motion control, es tsis yog cia li nres ntawm tsis muaj kev tswj actuation. Kub nanowires nyob rau hauv 532nm nanosecond mem tes ntawm Gaussian-hom chaw ua haujlwm, yuav txav mus rau sab hauv ntawm qhov chaw, mus txog rau qhov chaw ntawm nanowire thiab qhov chaw nruab nrab ntawm qhov chaw nyob rau hauv txoj kab nrog qhov chaw ntawm qhov chaw, uas yog cov txheej txheem raug ntes. . Los ntawm kev soj ntsuam theoretical, cov kws tshawb nrhiav pom lub cev ntawm lub zog photothermal shock tsav, uas yog hu ua photothermal gradient force vim hais tias cov lus qhia suav nrog qhov kub thiab txias. Thaum tsiv ntawm qhov chaw, qhov sib npaug ntawm photothermal gradient quab yuam faib tawg, thiab nanowire rov txav mus rau qhov chaw ntawm qhov chaw, thiab los ntawm kev rov ua cov txheej txheem txhua lub sijhawm, nanowire txav axially tag nrho nrog rau qhov chaw. Tsis tas li ntawd, rau cov nanowire ntes nyob rau hauv nruab nrab ntawm qhov chaw, nce lub zog laser yuav ua rau cov nanowire xaus raug nyem los ntawm lub zog loj dua photothermal gradient quab yuam thiab khoov rau sab, yog li paub txog kev txav mus los. Qhov no ua rau kev txav mus los ntawm nanowires hauv ob sab dav hlau. Daim duab hauv qab no qhia tau hais tias pab pawg siv ntau yam nanowires los ua tus cim Suav "冲" thiab lo lus Askiv "SHOCK".
Photothermal impulse tweezers manipulate nanowires
Siv palladium nanosheets ua lub chassis, cov kws tshawb fawb tau tsim ib qho nyuaj thiab ntau yam nanorobot, hu ua HOUbot vim nws zoo ib yam li Suav horseshoe roob ris (Daim duab 4a thiab video). Tus neeg hlau tuaj yeem txav tau yooj yim zoo li lub tsheb, thiab ua haujlwm siab dua ntawm kev ywj pheej thiab kev txav zoo xws li lub taub hau thawb, tus Tsov tus tw swinging thiab poking. Cov neeg hlau tau nruab nrog semiconductor nanowires uas tuaj yeem siv rau hauv qhov chaw noo noo. Vim nws qhov chaw loj heev, tus neeg hlau yog loadable heev, nrog theoretical payloads ntawm qhov kev txiav txim ntawm milligrams (sib npaug rau qhov loj ntawm tus ntsaum). Los ntawm kev siv tus qauv macro-mechanical uas twb muaj lawm los muab cov khoom siv hauv lub nkoj lossis cov khoom thauj, HOUbot tuaj yeem ua haujlwm zoo li macro-robot thiab yog lub ntiaj teb thawj nano-neeg hlau uas tuaj yeem ua cov haujlwm tshwj xeeb uas siv cov cuab yeej siv tshuab.
Related schematic
Lub invention ntawm photothermal tweezers tau enabled laser manipulation kom tawg los ntawm lub interfacial tsis kam dilemma, complementing daim ntawv thov ib puag ncig ntawm lub teeb manipulation thiab enabling lasers thaum kawg paub lub peev xwm los manipulate khoom arbitrarily nyob rau hauv ib tug micro-nano ib puag ncig piv rau peb lub ntiaj teb no, hiav txwv, thiab huab cua (lub tshuab nqus tsev / roj, kua, thiab cov khib nyiab). Lub cev, lub hom phiaj yog nyob rau lub sijhawm hloov pauv ntawm cov thermoelastic dynamics thiab tribology, tshwj xeeb tshaj yog cov kev tshawb fawb tsis muaj kev puas tsuaj, uas qhia ntxiv txog kev nkag siab ntawm cov txheej txheem mechano-dynamic hauv microscopic realm. Cov thev naus laus zis tuaj yeem siv tau hauv txhua qhov kev sib tw wavelength thiab nrog rau cov khoom siv absorbable. Tsis tas li ntawd, los ntawm kev hloov kho lub teeb spatial thiab kev sib koom ua ke ntawm ntau tus neeg hlau, pawg ntawm nanorobots autonomous tuaj yeem pom tau los ua cov haujlwm nyuaj uas tam sim no tsis tuaj yeem ua tiav los ntawm cov lus pom zoo.
