液基活性胶体相分离研究进展

tanlun

我院侯旭团队郑靖副教授与香港大学唐晋尧教授合作发展了一种新型液基光谱选择性智能胶体材料，实现了对多组分非平衡态体系的多自由度控制和可编程的光响应相分离，为彩色电子纸和自供电光学伪装提供了一种简便的方法。相关研究成果以“Photochromism from wavelength-selective colloidal phase segregation”为题，在线发表于Nature上(DOI: 10.1038/s41586-023-05873-4)。
        自驱动活性粒子是一种模拟微生物在液相中定向游动的微/纳米粒子，在纳米科学、非平衡态物理学和生物医学应用等方面具有重要研究意义。然而，自驱动活性粒子的结构简单，驱动机制和对周围环境的感知能力有限，从而限制了其实现复杂性的功能。如何在简单结构的基础上使活性粒子具备多自由度的精准运动控制和可控集群行为，是实现未来应用的难点和关键。最近，光响应微纳米马达的发展使得人们可以通过改变入射光的光强、波长、偏振等因素而精准调节粒子的速度与运动方向，并且能透过改变局域化学梯度场改变粒子间的有效相互作用，为实现活性粒子的智能化，进而实现群体智能提供了重要的契机。
        基于此，研究人员设计了一种波长选择性TiO2活性胶体系统，其中活性胶体粒子用光谱特征染料编码，形成光致变色胶体群。因此，粒子-粒子的相互作用可以通过结合不同波长和强度的入射光来灵活调节，从而实现可控的胶体聚集和分离，为研究微纳粒子的相行为和结构演化动力学提供了理想的模型。受自然界中光致变色现象启发，如头足类动物通过感知环境光照条件，重新排布皮肤中的色素组从而改变其外观。研究团队进一步通过混合青色、品红和黄色胶体形成动态光致变色墨水，并在宏观上实现了光致变色。与现有的变色材料不同，这种光致变色是基于光诱导的活性胶体混合物的垂直相位分层，即现有组分的重新排列，而不是生成新的发色团，因此更加可靠和可编程。
         该研究成果促进了对人工活性材料“群体智能”的认识，为活性智能材料的设计开辟了新的方向。

        我院郑靖副教授为该论文的第一作者，香港大学唐晋尧教授为该论文通讯作者。侯旭教授对本研究给予大力支持并参与论文讨论修改，香港科技大学李志刚教授、童彭尔教授和香港大学王宇锋教授参与文章讨论，陈靖远博士、靳亚康博士、温言博士、牧一江博士、吴昌进博士参与了该论文的部分工作。本研究工作得到大学教育资助委员会（香港）（GRF17307221、GRF16300421、GRF17304618、 GRF16300421、C7082-21G、RFS2122-7S06）、裘槎基金會、深港创新圈计划项目(SGDX2019081623341332)、国家自然科学基金项目(22275156、 T2241022、 52025132、 21975209、 22121001)、腾讯基金会（科学探索奖）、厦门大学校长基金(20720220019)等资助。
        论文链接：https://www.nature.com/articles/ ... ractions%20can%20be,colloids
%2C%20a%20dynamic%20photochromic%20colloidal%20swarm%20is%20formulated
        文章来源：厦门大学