立方体赤铁矿胶体马达的群体行为研究摘要
自然界中生命体群体行为无处不在,无论是鱼群躲避天敌,鸟类列队迁徙,蚂蚁合作生活,抑或细菌群落生长,都让生命体更好地生存繁衍。通过模仿自然界中生物的群体行为,人们希望利用人工合成的纳米机器实现群集与离散,通过集体协作让纳米机器完成超越个体能力的复杂任务。胶体马达作为可以将外界能量转化为自身运动的纳米机器,并利用运动的能力实现多领域的应用。然而,由于胶体马达的尺寸为微纳米尺度,对于宏观的生物体及自然环境来说,更直观地观察到胶体马达仍是一个挑战。我们利用立方体赤铁矿胶体马达,将量子点负载在马达上以实现。赤铁矿材料在蓝光的激发下可以催化过氧化氢分解,产生过氧化氢等化合物的浓度梯度,从而引发扩散泳和渗透流,因此,赤铁矿胶体马达在过氧化氢环境下,可以实现蓝光激发的自驱动运动。当体系中胶体马达马达的浓度较高时,蓝光照射下胶体马达在扩散-渗透流的作用下形成带状的组装体并向光点方向聚集,表现出趋光性。在该胶体马达上负载量子点,可以实现胶体马达自组装时发生原位的荧光增强,更容易地观察到立方体马达的聚集过程和位置。
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