根据一组科学家的最新研究成果，逆流而上，先向前向下倾斜，然后沿表面移动。他们创造了“纳米马达”，以揭示在这种条件下这种有效的运动方式。
根据一组科学家的最新研究成果，逆流而上，先向前向下倾斜，然后沿表面移动。他们创造了“纳米马达”，以揭示在这种条件下这种有效的运动方式。它的发现和这些微型马达的发明为流体运动的本质提供了新的见解，并对工程设计有一定的影响。
“这些nano-motors不仅帮助我们更好地理解移动在微小尺度对流动的性质我们不能很容易地看到,但也可能是开发智能材料和机械系统的第一步在微观世界中,“张小君说,纽约大学的物理和数学教授,论文的作者,发表在《物理评论快报》杂志上。
“虽然这种运动的影响早已为人所知，但我们的研究为它提供了一个全面的解释，这增强了我们对这种广泛动态的理解，”论文合著者、纽约大学库朗数学科学研究所(Courant Institute of Mathematical Sciences)教授迈克尔•雪莱(Michael Shelley)补充道。
研究人员还包括昆丁·布罗索(Quentin Brosseau)，他是纽约大学Courant研究所的博士后，也是这篇论文的第一作者。
但是，对流变性缺乏详细的解释。为了充分了解这一过程，科学家们制造了由铂和金(Pt/Au)两种金属组成的纳米马达。谢莉，张，也是上海纽约大学的一名教授，和他们的同事们之前已经创造了一种更基本的纳米马达，这种马达的宽度还不到人类头发的宽度。
在纽约大学化学系的分子设计研究所制造的马达，在《物理评论快报》的论文中描述的更先进;研究人员通过改变这些金属的比例来改变它们的运动——在一些模型中，这些金属的成分被均匀地分开，而另一些模型的金-铂比例是3:1，或者是3:1的铂-金比例。
当纳米马达被放入水中时，它会被过氧化氢稀释，从而产生化学燃料。然而，这些发动机有不同的“倾斜度”，这取决于它们的构成。那些主要由黄金组成的被称为“拉手”，而那些主要由白金组成的被称为“推手”。“拉雪橇的人倾向于尾巴向上移动(明显的倾斜)，而推雪橇的人则保持相对的水平。
这种差别在逆流而上时是很明显的。
当倾斜度较大时(牵引机)，机尾更容易受到迎面而来的气流的影响，气流抓住机尾并带动发动机旋转——类似于风带动风向标的方式。因此，电机的前部面向气流，在此之后，电机继续向前，现在逆着气流移动。相比之下，如果电机不倾斜(推动器)，电流就无法抓住它的尾巴，使它旋转，使它逆着水流运动——因此，它不太可能对迎风而来的水流做出反应。
Brosseau说:“这个合成系统模拟了自然微生物，如流动中的大肠杆菌，并为预测它们在人体中的途径提供了一种手段。”“了解污染过程和设计用于靶向给药的智能材料是关键。”
这篇论文的其他作者包括纽约大学化学系教授迈克尔·沃德、熨斗研究所的弗洛伦西奥·巴尔博亚·乌萨比阿加、新泽西理工学院的恩凯莱达·卢西、纽约大学化学系的博士生杨武和纽约大学库伦特研究所的副教授雷夫·里斯特洛夫。
这项工作得到了国家科学基金会MRSEC项目(DMR-1420073)的支持，还得到了国家科学基金会的其他资助(DMS-1463962和DMS-1620331)。
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.123.178004
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