管状微米马达的制备和运动行为研究文献综述
2020-06-27 19:35:08
文 献 综 述 纳米马达是一种纳米动力装置,通常由微纳米粒子构成。
它通过化学能、光能、电能等不同的 能量注入方式进行能量的转化,实现驱动力,特征尺寸一般为几纳米到几十纳米,可进行包含翻滚、 转动、线性运动等多种形式的自发性运动。
纳米马达的主要优点为重量轻、体积小、输出推力大(绝 大部分几十纳米的纳米马达能够输出几微牛顿的推力),能耗低,它在传感检测、纳米制造、纳米装 配、纳米自组装、纳米驱动等方面更是表现出突出优势,在纳米电子学和纳米医疗领域的应用前景 目前来看,国内外主要研究的是化学驱动的纳米马达。
化学驱动的纳米马达的应用领域很大, 可以完成很多目前难以完成的任务,例如定向输送药物到达癌细胞、微纳尺度的物质输送等。
近年来,多种形状如棒/线状、球状、管状和螺旋状的微/纳米马达相继涌现。
由于微/纳米马达 具有微/纳米级的尺寸和自主的运动性能,以其运动速度、距离等为传感信号,每微/纳米马达可制备 成独立的马达式微型传感器,实现对目标分子的在位识别、富集和检测;另外,由于形式多样的可 控运动模式,微/纳米马达为发展智能型纳米生物传感器提供了可能,在疾病的无创诊断和治疗等方 面具有重要的意义。
二氧化硅纳米马达生物相容性好,以其可使催化剂活性最大化的独特结构,得 微/纳米马达的运动主要基于化学能和外场能驱动。
化学能驱动运动的机理主要是基于微/纳米 马达表面的催化层对燃料分子的分解,产生各种梯度,推动马达运动;而外场能驱动主要是通过磁 场或超声波等外能场来驱动微/纳米马达的运动。
在化学能驱动中最常用的燃料分子为 H2O2,其驱动原理是利用微/纳米马达表面的催化层,如金 属 Pt、过氧化氢酶等,催化 H2O2分子分解而推动马达的运动。
脲酶克服了使用 H2O2的生物毒性,它通过催化尿素推进马达,其运动满足酶催化动力学。
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