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動態(tài)結構色傳感機制
感知是機器人完成復雜作業(yè)的前提。微納機器人受到尺寸效應的影響，其感知始終難以實現(xiàn)，一直是科學家不斷追求的目標。
近日，中國科學院沈陽自動化研究所科研人員運用光柵衍射原理，開發(fā)出了一種微型動態(tài)結構色傳感器。該傳感器能夠被制作成微米尺度，從而在微環(huán)境下靈敏地響應外部pH變化并展現(xiàn)出可視的顏色響應，為微納機器人在體感知提供了新的路徑。
相關研究以Nanograting-Based Dynamic Structural Colors Using Heterogeneous Materials為題在Nano-Micro Letters（中國科學院1區(qū)期刊）發(fā)表。
微型加密器件的編碼打印
該微型動態(tài)結構色傳感器技術的關鍵是使用了一種異質材料的納米網格結構。科研人員通過雙光子聚合技術，將pH響應水凝膠與IP-L光刻膠交織打印，構建了2.5D的納米網格結構，它能夠在周圍環(huán)境的pH值變化時發(fā)生膨脹和收縮，從而改變納米光柵結構的周期，實現(xiàn)顏色的變化。當水凝膠在溶脹狀態(tài)下，它可以延長縱向光柵的周期，從而在特定角度下產生可調諧的結構顏色。
此外，針對微型無線傳感器的打印和編程，科研團隊開發(fā)了一種基于灰度設計的方法，通過調整光柵結構的高度和周期來實現(xiàn)結構色圖案的編碼。該方法可以顯著提高結構色的空間編碼能力，并實現(xiàn)動態(tài)結構色圖案的精準打印。
該項技術可用于微型機器人和微流控芯片等微型設備，在生物醫(yī)學和信息通信等領域發(fā)揮作用。
該研究得到了國家自然科學基金項目的支持。（機器人學研究室）
論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01554-7
來源：中國科學院沈陽自動化研究所
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號