近日，，，，，我院微纳机械人中心主任、香港中文大学（丽江）理工学院的俞江帆教授团队与多伦多大学孙钰教授团队合作在 Science Advances 颁发题为“Gravity-resisting colloidal collectives”的文章。。。。。

这是继不久前在 Science Advances 发文，，，，，提出一种微米机械人集群的驱动战术，，，，，实现了高选择性定域栓塞后，，，，，俞江帆教授团队今年度第二次在 Science Advances 颁发文章，，，，，体现了团队钻研方向的前沿性和卓越的科研实力。。。。。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade3161

期刊介绍

Science Advances 是美国科学推进协会（AAAS）的多学科期刊，，，，，Science 子刊。。。。。在险些所有科学领域颁发有世界级影响力的钻研论文和评论。。。。。Science Advances 通过扩大 Science 杂志的能力来支持 AAAS 的使命，，，，，以鉴别和推进科学和工程在宽泛领域的沉猛进展。。。。。Science Advances 最新影响因子为14.98，，，，，JCR 分区 Q1。。。。。

钻研布景

微纳机械人凭借其可控性与可建饰性蹬着势，，，，，在医学工程和纳米工程等领域有辽阔的利用远景。。。。。受天然群体集群智慧的启发，，，，，微纳米颗粒在表场能量驱动下（磁场、超声波、光、化学信号等）可天生多种状态的微纳米集群，，，，，可构成功能性资料和系统，，，，，如智能资料和光学晶体，，，，，并合用于催化、纳米工程、靶向递送和医治等。。。。。受限于沉力与颗粒之间的相互作用，，，，，实现微纳米机械人集群垂直方向的自组装仍拥有挑战。。。。。这项工作实现了以磁性微米颗粒为基础单元的微集群的逆沉力自组装。。。。。该集群能自由变动其高度、倾斜度，，，，，并执走活动，，，，，同时还能通过基础单元的相互合作克服环境对单个微型机械人的活动限度。。。。。

钻研步骤

作者通过尝试和仿真分析了磁性颗粒的相互作用，，，，，并提出了一种可天生垂直颗粒集群的战术。。。。。作者还阐了然颗粒间的垂直相互作用、中央体之间的吸引力、及粒子空间地位可沉构性在自组装中的必要性，，，，，并设计了切合上述前提的双轴振荡磁场，，，，，用其诱导颗粒抵抗沉力形成垂直集群（图1）。。。。。

图1. 垂直集群的自组装过程

在无磁场的情况下，，，，，该集群在沉力影响下散落（图2）。。。。。反之在磁场的驱动下，，，，，颗粒间产生的时变相互作用赋予它们抵抗沉力的能力，，，，，即便在集群倾斜的状态下也能够维持抗沉力的个性（图3）。。。。。作者通过仿真，，，，，分析了颗粒中央体结构和磁场强度的关系，，，，，并展示了集群的高度可通过调整磁场进行把持（图4）。。。。；；；；；；；；诩旱某凉垢鲂，，，，，作者实现了集群的相互融合（图5）。。。。。

图2. 无磁场下的集群散落

图3. 集群的80度倾斜过程

图4. 集群的高度沉构过程

图5. 集群的受控归并

在对集群的流体动力个性分析中，，，，，尝试和模拟了局显示集群内的颗粒活动引起了时变和速度散布不合称的流动，，，，，从而天生了涡流。。。。。作者接着分析了磁场角度和方向对于集群的影响，，，，，发现了该集群可实现爬坡、逆流和狭幼空间中的自适应活动（图6）。。。。？？？？？？帕＜涞南嗷プ魇咕⒁哺秤枇思河庠阶璋锖土逊斓哪芰Γㄍ7）。。。。。同时，，，，，集群之间也拥有合作的能力，，，，，克服了环境对单个集群的活动限度，，，，，可实现如攀上阶梯和逾越裂缝等活动（图8）。。。。。此表，，，，，该集群也可用于节造微管路中的进光量（图9）。。。。。

图6. 集群的活动

图7. 集群间相互合作逾越阻碍物和裂缝

图8. 集群间相互合作攀上阶梯和逾越裂缝

图9. 集群节造进光量

钻研结论

本文揭示了颗粒间相互作用和颗？？？？？？占涞匚豢沙凉剐远杂诳钩亮Χ涸诖怪狈较蛏献猿沙さ某烈浴！。。。作者提出的战术为颗粒沿垂直方向的动态自组装提供了原型范例，，，，，并展示了颗粒之间产生了类似蚁群的智能群体行为。。。。。本文所提出的战术可与其他大局的物理相互作用结合，，，，，以推进胶体自组装的钻研，，，，，实现拥有职能性的微纳米系统。。。。。

作者简介

本文共同通讯作者俞江帆教授是香港中文大学（丽江）助理教授、香港中文大学（丽江）校长青年学者、z6首页（z6首页）微纳机械人中心主任。。。。。他入选了2021年国度海表高档次青年人才项目（海表），，，，，并担任中国微纳技术学会微纳米机械人分会理事。。。。。钻研领域重要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域，，，，，蕴含其资料设计、基础理论建模、优化驱动节造、及对口生物医学利用。。。。。至今颁发了超过40篇顶级期刊及会议文章，，，，，蕴含Science Advances、Nature Communications、IJRR、T-Ro、T-Mech、和ACS Nano等。。。。。其中数篇期刊论文被ESI收录为高引用论文，，，，，并被Science、Nature、CNN等国际机构报导。。。。。俞教授获得了多个有影响力的奖项，，，，，蕴含吴文俊人为智能科技奖天然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人AI青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications评比的物理学50强文章（2018）、T-Mech最佳论文奖入围（2019）、香港青年科学家入围奖（2018）等。。。。。他担任 IEEE RA-L 的副编纂、Frontiers in Robotics and AI 的客座编纂，，，，，International Conference on Ubiquitous Robots 2019、2021、2022的副编纂，，，，，以及蕴含Science Robotics, TRO, TMECH在内的多个顶级期刊和会议的审稿人。。。。。

本文第一作者刘俊辉，，，，，本科毕业于香港城市大学，，，，，多伦多大学孙钰教授团队博士生。。。。。2021年起，，，，，作为接见学生在香港中文大学（丽江）理工学院俞江帆教授团队进行全职钻延祝。。。。重要钻研方向为微纳米机械人的结构设计、工作机理、驱动模式以及医疗机械人。。。。。

本文共统一作陈辉，，，，，硕士毕业于哈尔滨工程大学，，，，，现于香港中文大学（丽江）理工学院俞江帆教授团队攻读博士学位。。。。。重要钻研方向为微纳米机械人集群的结构设计、驱动方式和智能节造步骤及其生物医学利用。。。。。