西湖大学吕久安特聘研究员清华大学冯西桥教

操控漂浮物体的组装结构对开发新型的微机械系统和超材料至关重要。漂浮的物体会引起其周围流体界面畸变诱导产生毛细作用力来吸引或排斥附近的物体，这种由流体界面形变产生的毛细作用力提供了一种强大的手段来调控漂浮物体的组装结构。这里，毛细相互作用力是由物体的几何结构和表面浸润性共同决定。然而，以往多数的研究中，漂浮物体的形状固定不变，一旦物体被放置在流体界面上，组装结构会自发形成，最终组装结构由分散物体的初始位置决定，聚集后的结构无法动态重构。漂浮物体的可编程组装和重构仍然是一个挑战。近日，西湖大学智能高分子实验室受昆虫Anuridamaritima水面上聚集行为的启发，开发出一种具有精准的选择性、方向性、稳定性和可逆性的光控组装新技术。利用该技术可主动调控组装单元间的相互作用力大小和方向，能够有效实现对聚集体结构的调控和重构。光控组装单元的可逆和可重复转变。图片来源：NatureCommunications.利用微小物体在液面上的光致形状变化使液体界面产生可逆形变，诱导产生毛细作用力来调控物体间吸引或排斥力，从而实现微小物体的程序化组装和重构。该技术，利用光可以控制流体界面上微小物体的程序化聚集。例如就像玩俄罗斯方块游戏一样操作者可以根据意愿自由变换聚集体的组装结构。组装结构的光控可逆转变。图片来源：NatureCommunications.丰富的光控组装结构及其可逆转变。图片来源：NatureCommunications.不仅如此，这项新技术还能够在多层流体界面上实现三维立体结构的协同光控组装和重构。三维立体多级协同光控组装和重构。图片来源：NatureCommunications.这项新技术不仅可以启发科学家和工程师去设计模块化的功能结构，用于开发自动化和程序化组装的机器人和设备，实现集群机器人主动生成多种形貌来适应不同属性的任务需求。还可以用于生物工程领域动态构筑多级梯度支架结构用来培养细胞和组织。该成果以“Optocapillarity-DrivenAssemblyandReconfigurationofLiquidCrystalPolymerActuators”为题，发表在《Nature