微型游泳者是无生命的微粒但它们像飞蛾一样向光移动

德累斯顿工业大学的 Freigeist 小组由化学家 Juliane Simmchen 博士领导，研究了合成微型游泳者令人印象深刻的行为：一旦光催化粒子离开照明区域，它们就会独立翻转并游回光中。这一有希望的观察及其分析最近作为“新兴研究者”文章发表在科学杂志Soft Matter 上。

德累斯顿大学 Freigeist 研究员 Juliane Simmchen 博士正在与她的多学科初级研究小组一起调查合成微型游泳者在液体中的运动。她的目标是使这些无生命的微粒能够自行向某个方向移动，从而在未来用于传感器技术或生物清洁。“实际上，这有点像在实验室里玩电脑游戏，”这位化学家在接受大众汽车基金会采访时描述了她非凡的研究工作。

Simmchen 小组正在研究所谓的“Janus 粒子”。它们由具有两个不同涂层的二氧化钛体组成：一侧具有镍和金的催化活性层，另一侧保持未经处理。二氧化钛用作增白剂，例如用于墙漆，但它也会与光发生反应。因此，Janus 粒子具有光催化作用，这意味着一旦光照射到它们，就会发生化学反应，从而引发运动。

该小组现在观察并分析了 Janus 粒子运动中的一个极其不寻常的现象：一旦粒子离开显微镜中的照明区域，它们就会自行转身并游回——这种行为实际上只有微生物才能知道。但是如何在合成微型游泳者中触发这种复杂的行为呢?

第一作者 Lukas Niese 和 Simmchen 博士能够证明，只要粒子在光下活跃，它们的游动方向就会通过物理化学效应的组合来稳定。一旦粒子不再暴露在光线下，就没有能量转换，运动方向就不再稳定。“在这种情况下，”Lukas Niese 解释说，“自然热运动(布朗运动)开始了。这导致粒子实际上翻转，然后它们游回暴露区域。”

“布朗运动这样简单的效果可以导致如此复杂的行为，这一事实非常令人惊讶和令人印象深刻，尤其是在能力的进化和发展方面。我们可以利用这一特性对微型机器人进行有针对性的控制。应用可以想象，其中颗粒过滤并去除液体中的污染物或通过身体传输药物，甚至可能传输信息，”Simmchen 博士解释了这一发现的重要性。

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