由胶体微游动子扩散泳设计自旋转微齿轮
软凝聚态物质
2019-09-26 v1 材料科学
应用物理
摘要
组装耗散基元的设计策略对于创造新颖智能材料与机器至关重要。我们近期展示了趋动微游动子经扩散泳相互作用层级自组装为自旋转微齿轮及其同步[Aubret \textit{et al., Nature Physics}, 2018]。本文采用教学式方法，阐明我们利用趋动现象控制自组装并构建机器的策略。我们特别引入高度倾斜层光片显微镜(HILO)来成像并量化各向异性动态扩散泳相互作用，这是标准荧光显微镜无法观测的。首先描述(赤铁矿)光催化材料浸于(过氧化氢)燃料中、在不同光照模式下的动力学，并用扩散泳模型(胶体粒子在浓度梯度中的迁移)定量解释。进一步利用该动力学设计趋光微游动子——其朝向强光方向，源于光梯度中赤铁矿对微游动子施加的力矩。最后，我们通过控制耗散扩散泳相互作用展示由胶体微游动子组装自旋转微齿轮，并用HILO表征，与解析及数值预测定量比较。由于所述方法具通用性，本工作为通过控制趋动现象理性设计机器铺平道路。
引用
@article{arxiv.1909.11121,
title = {Diffusiophoretic design of self-spinning microgears from colloidal microswimmers},
author = {Antoine Aubret and Jérémie Palacci},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.11121},
year = {2019}
}