克日，，， ，，我院微纳机械人中心主任、香港中文大学（深圳）理工学院的俞江帆教授团队与多伦多大学孙钰教授团队相助在 Science Advances 揭晓题为“Gravity-resisting colloidal collectives”的文章。 。。 。。
这是继不久前在 Science Advances 发文，，， ，，提出一种微米机械人集群的驱动战略，，， ，，实现了高选择性定域栓塞后，，， ，，俞江帆教授团队今年度第二次在 Science Advances 揭晓文章，，， ，，体现了团队研究偏向的前沿性和卓越的科研实力。 。。 。。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade3161
期刊先容
Science Advances 是美国科学增进协会（AAAS）的多学科期刊，，， ，，Science 子刊。 。。 。。在险些所有科学领域揭晓有天下级影响力的研究论文和谈论。 。。 。。Science Advances 通过扩展 Science 杂志的能力来支持 AAAS 的使命，，， ，，以识别和增进科学和工程在普遍领域的重大希望。 。。 。。Science Advances 最新影响因子为14.98，，， ，，JCR 分区 Q1。 。。 。。
研究配景
微纳机械人依附其可控性与可修饰性等优势，，， ，，在医学工程和纳米工程等领域有辽阔的应用远景。 。。 。。受自然群体集群智慧的启发，，， ，，微纳米颗粒在外场能量驱动下（磁场、超声波、光、化学信号等）可天生多种形态的微纳米集群，，， ，，可构乐成能性子料和系统，，， ，，如智能质料和光学晶体，，， ，，并适用于催化、纳米工程、靶向递送和治疗等。 。。 。。受限于重力与颗粒之间的相互作用，，， ，，实现微纳米机械人集群笔直偏向的自组装仍具有挑战。 。。 。。这项事情实现了以磁性微米颗粒为基础单位的微集群的逆重力自组装。 。。 。。该集群能自由转变其高度、倾斜度，，， ，，并执行运动，，， ，，同时还能通过基础单位的相互相助战胜情形对单个微型机械人的运动限制。 。。 。。
研究要领
作者通过实验和仿真剖析了磁性颗粒的相互作用，，， ，，并提出了一种可天生笔直颗粒集群的战略。 。。 。。作者还剖析了颗粒间的笔直相互作用、中心体之间的吸引力、及粒子空间位置可重构性在自组装中的须要性，，， ，，并设计了切合上述条件的双轴振荡磁。 。。 。。，， ，，用其诱导颗粒对抗重力形成笔直集群（图1）。 。。 。。
图1. 笔直集群的自组装历程
在无磁场的情形下，，， ，，该集群在重力影响下散落（图2）。 。。 。。反之在磁场的驱动下，，， ，，颗粒间爆发的时变相互作用付与它们对抗重力的能力，，， ，，纵然在集群倾斜的状态下也可以维持抗重力的特征（图3）。 。。 。。作者通过仿真，，， ，，剖析了颗粒中心体结构和磁场强度的关系，，， ，，并展示了集群的高度可通过调解磁场举行使用（图4）。 。。 。；；；；；；；诩旱闹毓固卣鳎，， ，，作者实现了集群的相互融合（图5）。 。。 。。
图2. 无磁场下的集群散落
图3. 集群的80度倾斜历程
图4. 集群的高度重构历程
图5. 集群的受控合并
在对集群的流体动力特征剖析中，，， ，，实验和模拟效果显示集群内的颗粒运动引起了时变和速率漫衍差池称的流动，，， ，，从而天生了涡流。 。。 。。作者接着剖析了磁场角度和偏向关于集群的影响，，， ，，发明了该集群可实现爬坡、逆流和狭窄空间中的自顺应运动（图6）。 。。 。 ？？？？？？帕＜涞南嗷プ饔昧σ哺队肓思嚎缭秸习锖土押鄣哪芰Γㄍ7）。 。。 。。同时，，， ，，集群之间也具有相助的能力，，， ，，战胜了情形对单个集群的运动限制，，， ，，可实现如攀上蹊径和跨越裂痕等运动（图8）。 。。 。。别的，，， ，，该集群也可用于控制微管道中的进光量（图9）。 。。 。。
图6. 集群的运动
图7. 集群间相互相助跨越障碍物和裂痕
图8. 集群间相互相助攀上蹊径和跨越裂痕
图9. 集群控制进光量
研究结论
本文展现了颗粒间相互作用和颗 ？？？？？？占湮恢每芍毓剐怨赜诳怪亓Χ涸诒手逼蛏献陨さ闹饕。 。。 。。作者提出的战略为颗粒沿笔直偏向的动态自组装提供了原型规范，，， ，，并展示了颗粒之间爆发了类似蚁群的智能群体行为。 。。 。。本文所提出的战略可与其他形式的物理相互作用团结，，， ，，以增进胶体自组装的研究，，， ，，实现具有功效性的微纳米系统。 。。 。。
作者简介
本文配合通讯作者俞江帆教授是香港中文大学（深圳）助理教授、香港中文大学（深圳）校长青年学者、优德官网（优德官网）微纳机械人中心主任。 。。 。。他入选了2021年国家外洋高条理青年人才项目（外洋），，， ，，并担当中国微纳手艺学会微纳米机械人分会理事。 。。 。。研究领域主要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域，，， ，，包括其质料设计、基础理论建模、优化驱动控制、及对口生物医学应用。 。。 。。至今揭晓了凌驾40篇顶级期刊及聚会文章，，， ，，包括Science Advances、Nature Communications、IJRR、T-Ro、T-Mech、和ACS Nano等。 。。 。。其中数篇期刊论文被ESI收录为高引用论文，，， ，，并被Science、Nature、CNN等国际机构报导。 。。 。。俞教授获得了多个有影响力的奖项，，， ，，包括吴文俊人工智能科技奖自然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人AI青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications评选的物理学50强文章（2018）、T-Mech最佳论文奖入围（2019）、香港青年科学家入围奖（2018）等。 。。 。。他担当 IEEE RA-L 的副编辑、Frontiers in Robotics and AI 的客座编辑，，， ，，International Conference on Ubiquitous Robots 2019、2021、2022的副编辑，，， ，，以及包括Science Robotics, TRO, TMECH在内的多个顶级期刊和聚会的审稿人。 。。 。。
本文第一作者刘俊辉，，， ，，本科结业于香港都会大学，，， ，，多伦多大学孙钰教授团队博士生。 。。 。。2021年起，，， ，，作为会见学生在香港中文大学（深圳）理工学院俞江帆教授团队举行全职研究。 。。 。。主要研究偏向为微纳米机械人的结构设计、事情机理、驱动模式以及医疗机械人。 。。 。。
本文配合一作陈辉，，， ，，硕士结业于哈尔滨工程大学，，， ，，现于香港中文大学（深圳）理工学院俞江帆教授团队攻读博士学位。 。。 。。主要研究偏向为微纳米机械人集群的结构设计、驱动方法和智能控制要领及其生物医学应用。 。。 。。
