微納馬達是一種能將外部環(huán)境能量（光能、熱能、化學(xué)能、磁場、聲能等）轉(zhuǎn)化為自身運動動能的微納尺度裝置。因其具有體積小、推重比高、比表面積大等優(yōu)勢,未來將在生物醫(yī)療、微納傳感、環(huán)境污染處理、微納貨物運輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。微納馬達的眾多驅(qū)動方式中,光驅(qū)微納馬達因其具有非接觸式能量傳遞、控制簡單、驅(qū)動效率高等優(yōu)勢,成為了微納馬達方向的研究熱點。然而,由于光驅(qū)微納馬達驅(qū)動機理研究不足,現(xiàn)有光驅(qū)微納馬達多只能以紫外光或紅外光為驅(qū)動源,在特定溶液內(nèi)運動。由于紫外光在自然光中比例小、毒害性大、且環(huán)境適應(yīng)能力差,極大地限制了光驅(qū)微納馬達的應(yīng)用潛力。同時,由于尺度限制,單個微納馬達負載能力、作用效果等方面受到制約,無法有效在大范圍、大尺度下開展微納馬達的應(yīng)用。因此,針對上述問題,本文以光驅(qū)動微納馬達為研究對象,從光驅(qū)微納馬達的主要組成部分——半導(dǎo)體與金屬的物化特性出發(fā),開展可見光驅(qū)動微納馬達驅(qū)動機理及集群行為的研究,補充現(xiàn)有理論研究的不足,提高光驅(qū)微納馬達的應(yīng)用潛力。針對氧化物半導(dǎo)體光驅(qū)微納馬達,以P型氧化物半導(dǎo)體Cu₂O及N型氧化物半導(dǎo)體Fe₂O

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1典型微納馬達驅(qū)動方式

動微納馬達運動。超聲驅(qū)動是利用超聲波的聲流效應(yīng)或聲輻射力作用，使非對稱微納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生前后非對稱輻射力作用，從而推動自身運動或集群[52-54]。同時，通過超聲微納馬達與一些微納顆粒及細胞的相互作用，可實現(xiàn)一些生物醫(yī)療方面的應(yīng)用[55-57]。典型微納馬達驅(qū)動方式如下圖1-1所....

圖1-2光驅(qū)自電泳驅(qū)動微納馬達[50,51,64-66]

-5-圖1-2光驅(qū)自電泳驅(qū)動微納馬達[50,51,64-66]Fig.1-2Light-inducedelectrophoresisdrivenmicromotors[50,51,64-66]驅(qū)擴散泳微納馬達半導(dǎo)體的光催化分解作用，當其催化分解某種物質(zhì)時，....

圖1-3光驅(qū)擴散泳驅(qū)動微納馬達[67-70]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文ZnO等）的自擴散泳機理進行了研究[69]。該方法通過控制光體局部受到激發(fā)，促進半導(dǎo)體局部催化性能，產(chǎn)生局部雙氧形成濃度梯度，從而推動微納馬達運動。此外，Zhang等人金后，修飾WO3半導(dǎo)體顆粒，使得該半導(dǎo)體顆粒在光照條件成濃度梯度，產(chǎn)生梯度力....

圖1-4光熱驅(qū)動微納馬達[42,71-73]

第1章緒論球及1064nm的紅外光實現(xiàn)了微納馬達的光熱驅(qū)動。其中，半面Au結(jié)激光能量，并將其轉(zhuǎn)化為熱能，從而在微納馬達兩端形成2K左右的，產(chǎn)生溫度梯度流，推動微納馬達運動[42]。而后，He教授及其團隊針效應(yīng)微納馬達開展相關(guān)實驗及仿真分析，并應(yīng)用層層自組裝技術(shù)....

本文編號：4057273