【摘要】：近年來,人造微納米馬達(dá)及其應(yīng)用的研究成為引人注目的研究熱點。本課題結(jié)合人造微納米馬達(dá)與鎵基液態(tài)金屬,合成液態(tài)金屬納米馬達(dá),并采用超聲場作為動力來源驅(qū)動馬達(dá)運(yùn)動,分析納米馬達(dá)的運(yùn)動行為與運(yùn)動原理。鎵基液態(tài)金屬具有低熔點、高沸點、無蒸氣壓、高生物相容性等特點。本課題采用超聲輔助的物理分散方法,制備了不同粒徑的液態(tài)金屬納米球,視采用的條件不同,平均粒徑分布在40 nm到200 nm區(qū)間內(nèi)。除納米球外,還通過長時間的超聲破碎制備了鎵銦合金納米棒,納米棒的平均直徑100 nm,平均長度780 nm。該納米棒由Ga OOH殼層與液態(tài)金屬內(nèi)核兩部分構(gòu)成。超聲破碎時間、功率等變量均與粒子平均粒徑相關(guān),而超聲破碎時間與醇-水體系混合溶劑中水占比通過影響氧化效果與納米棒的生成正相關(guān)。采用MHz級別的超聲波驅(qū)動液態(tài)金屬納米馬達(dá)的運(yùn)動,發(fā)現(xiàn)與對稱的鎵納米球和Si O2微球相比,具有形狀不對稱性的鎵銦合金納米棒對超聲場有良好的響應(yīng)性,其在超聲場中的運(yùn)動速度最快能達(dá)到每秒50個身長,超越了大部分低雷諾數(shù)下的天然馬達(dá),比如細(xì)菌。同時,觀察了超聲驅(qū)動下鎵銦合金納米馬達(dá)的群體聚集行為,通過開啟和關(guān)閉超聲場,可以控制聚集體形成和散開;通過調(diào)節(jié)超聲場的頻率,可以調(diào)整聚集體的聚集位置,即調(diào)整聚集體的運(yùn)動方向。針對液態(tài)金屬的光致發(fā)光(PL)效應(yīng)和生物膜偽裝納米馬達(dá)兩方面,對液態(tài)金屬納米馬達(dá)的生物應(yīng)用進(jìn)行了簡單探索。利用鎵銦合金納米馬達(dá)的PL效應(yīng)成功標(biāo)記并觀察了癌細(xì)胞。制備了搭載阿霉素的磷脂膜偽裝液態(tài)金屬納米馬達(dá),磷脂膜偽裝對納米馬達(dá)的運(yùn)動性能無明顯負(fù)面效果,納米馬達(dá)在包覆磷脂膜后運(yùn)動速度仍能達(dá)到37μm/s。表明超聲驅(qū)動的液態(tài)金屬納米馬達(dá)具有良好的生物應(yīng)用前景。綜上所述,本論文提出采用高能量超聲處理方法制備液態(tài)金屬納米馬達(dá),并實現(xiàn)通過改變施加的低能量超聲場的頻率、振幅等變量,改變聚集體的移動速率、聚集形態(tài)等,并驗證液態(tài)金屬納米馬達(dá)在標(biāo)記細(xì)胞與載藥運(yùn)輸方面的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒 論課題背景及研究的目的和意義年來，伴隨化學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的深入發(fā)展與交叉延伸，納米科術(shù)越來越受到國內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。納米科學(xué)與技術(shù)是關(guān)注介觀、基于現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展和生產(chǎn)生活需求的新興科技領(lǐng)域，必將成為推動社和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主導(dǎo)力量之一。受到自然界生命運(yùn)動形式的啟發(fā)，國究人員已經(jīng)開始研究和設(shè)計不同形式的微納米馬達(dá)。作為微納米尺度下、導(dǎo)向和功能化于一體的集成系統(tǒng)，微納米馬達(dá)對納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)重要意義[1-8]。

圖 1-2 三種類型的人造微納米馬達(dá)及對應(yīng)運(yùn)動機(jī)理示意圖[3](a) 陰陽球型馬達(dá)；(b) 管狀馬達(dá)；(c) 納米線型馬達(dá)，微納米技術(shù)領(lǐng)域中，人造微納米馬達(dá)的研究日益增多，逐一。人造微納米馬達(dá)在藥物靶向運(yùn)輸[9-13]，環(huán)境凈化[14]，分捕獲分離[16]、微型印刷體系[17]等領(lǐng)域可能帶來革命性突破具有納米線，納米管，納米棒，陰陽球（Janus）粒子等多 所示）。人造微納米馬達(dá)在驅(qū)動方式方面通常分為化學(xué)驅(qū)動。原位化學(xué)反應(yīng)利用催化劑及化學(xué)燃料（如過氧化氫）等，驅(qū)動；外界電場、超聲場、磁場及光照等方式可以為微納米接設(shè)備提供能量，可以對微納米馬達(dá)進(jìn)行非化學(xué)驅(qū)動。人造泡驅(qū)動，自電泳驅(qū)動，超聲驅(qū)動，自熱泳驅(qū)動，磁場驅(qū)動，泳驅(qū)動，界面張力驅(qū)動，滲透壓驅(qū)動等多種驅(qū)動方式（如造微納米馬達(dá)所具備的性能對其采用的材料也提出了很高較好的生物相容性、機(jī)械強(qiáng)度、柔韌性等[5]。目前采用的構(gòu)的材料主要有以下幾類：金屬材料，如具備催化效果的鉑

一般指零價的金屬）等特點。鎵以及鎵合金作為液態(tài)金粘度、以及液態(tài)下幾乎沒有蒸汽壓等優(yōu)點，因此，可以馬達(dá)并期望其在生物領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用。納米馬達(dá)研究的發(fā)展概況觀尺度運(yùn)動的系統(tǒng)，人造微納米馬達(dá)適用的物理規(guī)律與別。考察在介質(zhì)中運(yùn)動的情況（部分宏觀機(jī)械運(yùn)動時的介質(zhì)的粘度會對機(jī)械的運(yùn)動形式產(chǎn)生很大影響。雷諾數(shù)表征了介質(zhì)粘度，微觀體系中雷諾數(shù)較低，代表著粘度則意味著慣性占主導(dǎo)地位（這代表了絕大多數(shù)符合牛頓菌是典型的低雷諾數(shù)介質(zhì)中運(yùn)動的生物體，其 Re 值為體在介質(zhì)中受不規(guī)則碰撞而進(jìn)行的布朗運(yùn)動亦構(gòu)成了人的“背景噪音”。人們需要尋找一種非傳統(tǒng)的方法去推行運(yùn)動，從而克服低雷諾數(shù)體系中的巨大的粘滯阻力以位的布朗運(yùn)動[6]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張潔;姚又友;劉靜;;自驅(qū)動柔性液態(tài)金屬車輛之間的自主融合與分離[J];科學(xué)通報;2015年17期

本文編號：2781952