磁驱动花粉和超声驱动碳量子点修饰微米机器的构筑

• 作 者: 王金梦
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 微纳米机器 磁场驱动 超声驱动 碳量子点

微纳米机器是可以将化学能或其他形式能量转化为自身运动动能的微纳米尺度器件[1]。微纳米机器的尺度使得它们有潜力导航到难以到达的生物组织,用于许多生物医学应用,因此微纳米机器在过去几十年里受到了极大的关注。在众多游动微纳米机器中,通过磁场和超声场等外源物理场控制的微纳米机器因为免于使用有毒化学燃料,得到了生物医学等领域的广泛关注。构建基于外场控制的微纳米机器将有望进一步扩展微纳米机器的潜在应用领域,并发展新型的自驱动微纳米机器。本论文分别以向日葵花粉和聚碳酸酯膜为模板制备两种游动微米机器,一种是可以在外源磁场的控制下进行逆流运动的花粉模板微米机器,一种是基于可控组装技术构筑修饰碳量子点的外源超声控制聚合物多层管状微米机器。本论文以花粉为模板构筑了花粉形状磁性结构,研究花粉磁性结构作为游动微米机器在交替磁场下游动行为,分析了磁场频率与磁场强度对磁性游动微米机器的运动速度的影响,采用内径为300μm的方形石英毛细管通道作为血管模型,研究磁性游动微米机器在血管中的逆血流运动,实验结果表明磁性游动微米机器可以进行逆流运动的最大逆流的流速为7.50 mm/s。为了开发适用于生物医学的游动微纳米机器,本论文构筑了一种碳量子点修饰的外源超声控制的管状微米机器,采用水热法制备了零维碳量子点,并对其进行紫外-可见吸收光谱、荧光光谱的表征,利用参比法测得其荧光量子产率为18%。然后以聚碳酸酯多孔膜为模板,通过层层自组装的方法制备了管状微米机器,本论文将碳量子点与管状游动微米机器相结合,在外源超声场的控制下碳量子点修饰的管状微米机器成功进行了可控运动,研究表明随着超声幅度的增大碳量子点修饰的管状微米机器的运动速度随之增大,当超声幅度固定为10 Vp-p时,超声频率为390 k Hz时碳量子点修饰管状微米机器的运动速度最快,达到101.11μm/s远远高于其他频率下碳量子点修饰管状微米机器的运动速度。综上所述,本论文实现了磁性花粉游动微米机器和超声驱动的碳量子点修饰管状微米机器的构筑,不仅为微米机器的逆流运动奠定了基础,也为微米机器的发展提供了新的设计思路。