自驱动胶体颗粒链的理性设计与动力学：从旋转体到鞭毛

设计新型自驱动胶体的需求，源于人们需要简单的实验模型来研究其更复杂的天然对应物的集体行为。大多数合成自驱动颗粒通过将输入能量转化为平移运动来运动。在本工作中，我们探讨了一个问题：简单的自驱动球体能否组装成更复杂的结构，从而表现出旋转运动，甚至像鞭毛那样与平移运动相耦合。我们利用诱导偶极相互作用与键合步骤的结合，制备了由自驱动 Janus 球体组成的永久线性颗粒链，且具有良好控制的内部结构。接下来，我们研究了链中各个游动体之间的柔性如何影响其游动行为。永久的刚性链仅表现出活跃的旋转或自旋运动，而在燃料存在时，较长的半柔性链则同时表现出平移和旋转运动，类似于鞭毛运动。此外，我们能够使用包含与流体完整流体动力学相互作用的最小模型进行数值计算，以重现我们的实验结果。我们的方法具有通用性，开辟了利用不同的复杂起始结构单元及其间的柔性来设计具有复杂游动行为的新型自驱动胶体的新途径。