自1959年底美國科學(xué)家理查德費曼發(fā)表的著(zhù)名演說(shuō)“底部有很大空間”，指出這些可進(jìn)入人體的微型機器可以通過(guò)“自下而上”的納米加工技術(shù)制造以來(lái)，科研工作者一直夢(mèng)想將科幻小說(shuō)和電影中描繪的場(chǎng)景轉變?yōu)楝F實(shí)應用。過(guò)去幾年，賀強教授研究團隊在國際率先運用‘自下而上’可控化學(xué)組裝技術(shù)制造了各種能夠將化學(xué)能或其它形式能量轉化為自推進(jìn)運動(dòng)的游動(dòng)微納米機器人。今年，賀強教授研究團隊在該領(lǐng)域再次取得系列研究進(jìn)展，首次實(shí)現可重構液態(tài)金屬游動(dòng)納米機器人集群，研究成果發(fā)表于Angew.Chem. Int. Ed.。

  研究發(fā)現鎵基液態(tài)金屬在室溫下呈液態(tài)，具有諸如流動(dòng)性、低黏度、良好的生物相容性、高熱導率等特性，使得鎵基液態(tài)金屬在可穿戴器件、柔性機器人和軟物質(zhì)材料等領(lǐng)域具有巨大的應用前景。賀強教授研究團隊通過(guò)超聲輔助的物理分散方法制備共晶鎵銦合金棒狀納米機器人，直徑為200 nm而長(cháng)度為800 nm，外層由GaOOH形成的殼層穩定而內核為未氧化的液態(tài)金屬。在駐波超聲場(chǎng)的作用下，液態(tài)金屬納米機器人能夠進(jìn)行快速的自主運動(dòng)，速度可達每秒50倍身長(cháng)。通過(guò)將大量鎵銦合金納米機器人加入體系中，在可調制頻率的駐波超聲場(chǎng)作用下，游動(dòng)納米機器人群體產(chǎn)生涌現性并自發(fā)的聚集運動(dòng)，隨著(zhù)頻率的調節聚集體形態(tài)與運動(dòng)行為逐步改變，呈現出模擬蒲公英生長(cháng)、結實(shí)、隨風(fēng)傳播種子的準二維動(dòng)態(tài)圖案。這種液態(tài)金屬納米機器人可以作為活性的組裝單元構建可重構的納米機器人集群，模擬生物體涌現性自組織行為特征，為下一代液態(tài)金屬基活性軟物質(zhì)材料和智能機器人制造提供理論和技術(shù)基礎。