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Flexible Guidance of Microengines by Dynamic Topographical Pathways in Ferrofluids
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-06-15 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.8b01682 Fan Yang 1 , Fangzhi Mou 1 , Yuzhou Jiang 1 , Ming Luo 1 , Leilei Xu 1 , Huiru Ma 1 , Jianguo Guan 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-06-15 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.8b01682 Fan Yang 1 , Fangzhi Mou 1 , Yuzhou Jiang 1 , Ming Luo 1 , Leilei Xu 1 , Huiru Ma 1 , Jianguo Guan 1
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In this work, we demonstrate a simple, versatile, and real-time motion guidance strategy for artificial microengines and motile microorganisms in a ferrofluid by dynamic topographical pathways (DTPs), which are assembled from superparamagnetic nanoparticles in response to external magnetic field (H). In this general strategy, the DTPs can exert anisotropic resistance forces on autonomously moving microengines and thus regulate their orientation. As the DTPs with different directions and lengths can be reversibly and swiftly assembled in response to the applied H, the microengines in the ferrofluid can be guided on demand with controlled motion directions and trajectories, including circular, elliptical, straight-line, semi-sine, and sinusoidal trajectories. The as-demonstrated control strategy obviates reliance on the customized responses of micromotors and applies to autonomously propelling agents swimming both in bulk and near substrate walls. Furthermore, the microengines (or motile microorganisms) in a ferrofluid can be considered as an integrated system, and it may inspire the development of intelligent systems with cooperative functions for biomedical and environmental applications.
中文翻译：
铁磁流体中动态地形路径对微引擎的柔性制导
在这项工作中，我们演示了一种通过动态地形图路径（DTP）针对铁磁流体中的人工微引擎和运动微生物的简单，通用且实时的运动引导策略，该动态地形图路径是由超顺磁性纳米粒子响应外部磁场（H）组装而成的。在这种总体策略中，DTP可以在自动移动的微型发动机上施加各向异性的阻力，从而调节其方向。由于不同的方向和长度的DTP可以根据应用的H进行可逆和快速的组装，可以根据需要以受控的运动方向和轨迹（包括圆形，椭圆形，直线，半正弦和正弦形轨迹）引导铁磁流体中的微引擎。所示的控制策略避免了对微电机的定制响应的依赖，并适用于散装和在底物壁附近游动的自主推进剂。此外，铁磁流体中的微引擎（或运动微生物）可以被视为一个集成系统，它可以激发具有协同功能的智能系统在生物医学和环境应用中的发展。
更新日期：2018-06-15
中文翻译：
铁磁流体中动态地形路径对微引擎的柔性制导
在这项工作中，我们演示了一种通过动态地形图路径（DTP）针对铁磁流体中的人工微引擎和运动微生物的简单，通用且实时的运动引导策略，该动态地形图路径是由超顺磁性纳米粒子响应外部磁场（H）组装而成的。在这种总体策略中，DTP可以在自动移动的微型发动机上施加各向异性的阻力，从而调节其方向。由于不同的方向和长度的DTP可以根据应用的H进行可逆和快速的组装，可以根据需要以受控的运动方向和轨迹（包括圆形，椭圆形，直线，半正弦和正弦形轨迹）引导铁磁流体中的微引擎。所示的控制策略避免了对微电机的定制响应的依赖，并适用于散装和在底物壁附近游动的自主推进剂。此外，铁磁流体中的微引擎（或运动微生物）可以被视为一个集成系统，它可以激发具有协同功能的智能系统在生物医学和环境应用中的发展。
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