自驱动胶体有限状态机
软凝聚态物质
2023-03-29 v1
摘要
赋予材料物理智能是机器人系统实现跨越式进步的关键。尽管宏观器件日益成功，但将这些概念转移到微观尺度仍面临若干挑战，涉及缺乏合适的制造与设计技术，以及将材料特性与自主单元功能相联系的内部响应机制。在此，我们实现了表现为简单有限状态机的自驱动胶体簇，即构建为具有有限个内部状态、各状态间通过可逆转变相连并对应不同功能的系统。我们通过毛细组装将硬质聚苯乙烯胶体与两种不同类型的热响应微凝胶结合来制备这些单元。由空间均匀交流电场驱动的簇，通过光控的可逆温度诱导转变调整其形状和介电性质，进而调整其驱动。两种微凝胶的不同转变温度实现了对应于三种光照强度水平的三个不同动力学状态。微凝胶的顺序重构根据组装期间定制簇几何所定义的路径影响主动轨迹的速度与形状。这些简单系统的演示表明了一条令人兴奋的途径，可构建具有更宽泛重构方案和多重响应的更复杂单元，以实现胶体尺度上具有物理智能的自主系统。
引用
@article{arxiv.2208.03003,
title = {Self-propelling colloidal finite state machines},
author = {Steven van Kesteren and Laura Alvarez and Silvia Arrese-Igor and Angel Alegria and Lucio Isa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.03003},
year = {2023}
}