Phototactic Flocking of Photochemical Micromotors

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作者
Fangzhi Mou,Jianhua Zhang,Zhen Wu,Sinan Du,Zexin Zhang,Leilei Xu,Jianguo Guan
出处
期刊:iScience [Cell Press]
卷期号:19: 415-424 被引量:123
标识
DOI:10.1016/j.isci.2019.07.050
摘要

Inspired by astonishing collective motions and tactic behaviors in nature, here we show phototactic flocking of synthetic photochemical micromotors. When enriched with hydroxyl groups, TiO2 micromotors can spontaneously gather into flocks in aqueous media through electrolyte diffusiophoresis. Under light irradiation, due to the dominant nonelectrolyte diffusiophoretic interaction resulting from the overlap of asymmetric nonelectrolyte clouds around adjacent individuals, these flocks exhibit intriguing collective behaviors, such as dilatational negative phototaxis, high collective velocity, and adaptive group reconfiguration. Consequently, the micromotor flocks can migrate along pre-designed paths and actively bypass obstacles with reversible dilatation (expansion/contraction) under pulsed light navigation. Furthermore, owing to the enhanced driving force and rapid dilatational area covering, they are able to execute cooperative tasks that single micromotors cannot achieve, such as cooperative large-cargo transport and collective microenvironment mapping. Our discovery would promote the creation of reconfigurable microrobots, active materials, and intelligent synthetic systems.
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