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  本文報道了一種高度可控和可編程的自組裝工藝，使用微流控技術批量制造的各向異性微馬達在全區域紅外輻照下實現多模態運動。其中單個微馬達表現出平移和公轉模式，而其自組裝結構則表現出額外的自轉運動，通過定制自組裝結構可以實現心儀的運動模式。

  具有多種運動模式的光驅動微馬達比單模式微馬達具有更大的應用潛力。例如，線性或曲線運動在貨物運輸中表現出潛力，而旋轉運動的周期性和連續性則有利于齒輪傳動或小規�；旌�。然而，實現這種多功能性往往需要復雜的結構設計和精確的光聚焦策略，這增加了系統的復雜性和成本，同時也對精確的動態操作和微尺度任務提出了挑戰。近日，香港城市大學機械工程系朱平安課題組報道了一種簡便的、無需精確的光聚焦策略實現多模態運動的微馬達系統，通過微流控技術批量生產出各向異性微馬達，在全區近紅外照射下，單個微馬達在水面上展現出平移和公轉運動。此外，通過毛細相互作用形成的自組裝結構顯示出額外的自轉運動。該自組裝過程表現出高度可控性和可編程性，有望推動以多模態的單個微馬達作為基礎構件實現各種智能自推進系統的發展。相關工作以 Programmable assemblies of photothermal anisotropic micromotors for multimodal motion 為標題發表在Materials Horizons上。

單個微馬達的運動

圖2.微馬達周圍產生的溫度場

微馬達的可控自組裝

圖3.微馬達的自組裝機理和特性

圖4.多個微馬達的自組裝行為

自組裝超結構

  當微粒數量達到10個時，自組裝結構大致保持鏈狀形態。然而，隨著數量增加到20、30、40和50時，結構轉變為由多個支鏈組成的分形超結構，且相同數量的微粒所形成的結構具有相似的特征半徑。此時產生的超結構的尺寸大于NIR尺寸，只有暴露在NIR照射下的微粒才能將光轉化為熱能以驅動運動（圖5d）。因此，可以將超結構的不同部分暴露于NIR照射下來調整運動的方向、軌跡甚至模式。

圖5. 超結構自組裝組件的特性

  論文信息

  Wenchang Zhao, Shiyu Wang, Ying Zhou, Yanhong Li, Shuxian Tang, Yutong Zheng & Pingan Zhu*. Programmable assemblies of photothermal anisotropic micromotors for multimodal motion. Materials Horizons, doi: 10.1039/D4MH01346H (2025).

  鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2025/MH/D4MH01346H