Enhanced and Robust Directional Propulsion of Light-Activated Janus Micromotors by Magnetic Spinning and the Magnus Effect

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作者
Jianjie Li,Xiaoli He,Huaide Jiang,Yi Xing,Bi Fu,Chengzhi Hu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (31): 36027-36037 被引量:21
标识
DOI:10.1021/acsami.2c08464
摘要

Advances in the versatile design and synthesis of nanomaterials have imparted diverse functionalities to Janus micromotors as autonomous vehicles. However, a significant challenge remains in maneuvering Janus micromotors by following desired trajectories for on-demand motility and intelligent control due to the inherent rotational Brownian motion. Here, we present the enhanced and robust directional propulsion of light-activated Fe3O4@TiO2/Pt Janus micromotors by magnetic spinning and the Magnus effect. Once exposed to a low-intensity rotating magnetic field, the micromotors become physically actuated, and their rotational Brownian diffusion is quenched by the magnetic rotation. Photocatalytic propulsion can be triggered by unidirectional irradiation based on a self-electrophoretic mechanism. Thus, a transverse Magnus force can be generated due to the rotational motion and ballistic motion (photocatalytic propulsion) of the micromotors. Both the self-electrophoretic propulsion and the Magnus force are periodically changed due to the magnetic rotation, which results in an overall directed motion moving toward a trajectory with a deflection angle from the direction of incident light with enhanced speed, maneuverability, and steering robustness. Our study illustrates the admirable directional motion capabilities of light-driven Janus micromotors based on magnetic spinning and the Magnus effect, which unfolds a new paradigm for addressing the limitations of directionality control in the current asymmetric micromotors.
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