一种多尺度的方法来评估纳米机器人微凝中的热力学性能和力产生
Chen Wang1,2,3, Philipp Harder1,2,3, Nergishan İyisan1,2,3
1Microrobotic Bioengineering Lab, School of Computation, Information, and Technology, Department of Electrical Engineering, Technical University of Munich, Hans-Piloty-Straße 1, 85748 Garching, Germany. berna.oezkale@tum.de.
Nanoscale
|February 14, 2024
概括
研究人员使用金纳米纳米执行器开发了光热驱动的纳米机器人3D微凝. 这些微凝产生显著的压力,可用于细胞操纵中的潜在应用.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 纳米技术纳米技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 开发先进的材料,用于控制式执行和发力.
- 对微观机器人系统的特征化方法的需求.
- 探索用于远程触发纳米材料的光热效应.
研究的目的:
- 介绍光热驱动的纳米机器人3D微凝的多尺度表征.
- 量化这些新型微凝的机械性能和执行能力.
- 建立一个全面的方法来评估纳米机器人水凝网络.
主要方法:
- 制造纳米机器人3D微凝通过微流体封装金纳米/pNIPMAM纳米执行器在酸盐.
- 使用动态光散射和光显微镜 (Rhodamine B) 来监测温度和应变的多尺度表征.
- 半实验方法将有限元建模与实验测量相结合,以量化光热产生的力.
主要成果:
- 在近红外光刺激下,纳米执行器和微凝在42°C以上呈现可逆变形.
- 在纳米执行器中达到44%,在微凝中达到2.1%,使用785nm激光.
- 纳米机器人微凝产生高达8.5nN的压力,在封装单细胞上证明了这一点.
结论:
- 开发的多尺度方法有效地描述了光热驱动的纳米机器人微凝的性能.
- 这些纳米机器人微凝显示出显著的光触发力产生能力.
- 该研究提供了一个强大的方法来评估纳米机器人水凝系统的机械性能.
