東南大學楊洪教授 Angew：多模態、自維持、可調諧運動的塞費特曲面拓撲驅動器
2023-04-23 來源：高分子科技
多模態、自維持、可調諧運動模式是生命體的高級智能行為特征，例如海豚的自主擺動和翻滾，同時也是仿生軟體驅動器的科學研究熱點。軟體驅動器有望在無人為干預條件下，實現自我感知外部信號，做出決策，并執行長期的特定任務。然而，制約軟體驅動器自主化發展的關鍵問題是單組分驅動器僅具備一種自維持運動模式，無法賦予單個驅動器多模態、自持續和可調諧的行為模式。
塞費特曲面的可定向性保障了驅動器的光響應區域和自遮蔽區域在恒定光刺激下分別持續地接收和屏蔽光子，實現驅動器中的扭曲能沿環帶方向傳遞，進而引發自維持運動。在恒定的局部照射下，驅動組分轉換為具有自遮蔽能力的非連續條帶狀結構，條帶反復地進入和離開光刺激區域，實現周期往復的自振蕩運動。在整體照射情況下，扭曲的環狀結構確保了驅動組分的連續性，進而實現無限循環的自旋轉運動。兩種運動模式進一步應用到基于壓電效應的自振蕩發電和基于功率倍增機制的自旋轉貨物運輸領域。此外，本文驗證了塞費特曲面拓撲驅動器在戶外環境下的太陽光驅動自維持運動的可行性。
綜上所述，本文提出了拓撲結構編碼軟體驅動器功能的新策略，將研究焦點從傳統的模塊化組裝和嵌入式算法轉移到簡單的拓撲結構構筑上，以實現功能的復雜化和自主化，為軟體驅動器的研究開辟新視角。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202304081
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（責任編輯：xu）
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