Récemment, l'équipe de Li Quan, doyen et scientifique en chef de l'Institut des matériaux intelligents et de l'École de chimie et de génie chimique de l'Université du Sud-Est, a réalisé d'importants progrès dans l'assemblage et le contrôle de robots microcolloïdes. Les résultats pertinents ont été publiés en ligne dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (Actes de l'Académie nationale des sciences et des États-Unis d'Amérique, PNAS) sous le titre « Microrobots tubulaires colloïdaux pour le transport et la compression des marchandises ».
Wang Xiaoyu, doctorant à l'Université du Sud-Est, est le premier auteur, et Li Quan et le jeune professeur Yang Tao sont les co-auteurs correspondants.
Les robots micro-nano font référence à des systèmes complexes capables d'obtenir un actionnement et une perception contrôlables à l'échelle micro-nano, et finalement de réaliser une administration de médicaments et un traitement de maladies in vivo. Inspirés par les essaims d'abeilles et de poissons dans la nature, les essaims de microrobots attirent de plus en plus l'attention pour leurs modes collaboratifs de propulsion, de délivrance et de transmission de signaux. En tant que nouveau type de système micro-robot, l’assemblage dynamique de colloïdes externes sensibles au champ peut être utilisé comme moyen efficace pour les grappes de robots. Cependant, les structures d’assemblage de robots colloïdaux existantes sont limitées à des agrégats colloïdaux denses, ce qui limite considérablement sa fonctionnalité. Comment construire un système structure-fonction d’assemblage colloïdal complexe et établir la relation structure-activité correspondante est un défi qui doit être relevé de toute urgence.
L'équipe de Li Quan a proposé une méthode d'assemblage de structures colloïdales métastables. Grâce à la conception du chemin d'assemblage, c'était la première fois que l'on assemblait des structures tubulaires creuses tridimensionnelles complexes à partir de microsphères colloïdales superparamagnétiques. Cette méthode a un large éventail d'applications et peut réaliser un assemblage répété de particules colloïdales superparamagnétiques de 200 nanomètres à 30 microns dans des fluides non newtoniens, notamment le sang. Les robots microtubes assemblés peuvent contrôler avec précision la tendance tridimensionnelle, la direction et la vitesse de la propulsion grâce à des champs magnétiques externes. L'espace creux interne permet à ces microrobots tubulaires de saisir, de transporter et de libérer des marchandises selon les instructions. De plus, deux robots microtubules peuvent être fusionnés le long de l’axe pour former un nouveau robot. Comparée à d'autres structures d'assemblage, la structure métastable du robot microtubule peut maintenir sa compression radiale répétée, de sorte qu'elle peut être utilisée comme micropince pour presser les globules rouges internes et autres cargaisons flexibles afin d'obtenir une détection in situ des objets cibles. Ce travail fournit de nouvelles idées pour l’assemblage complexe de colloïdes et la manipulation de microrobots.
Ce travail de recherche a été financé par l'équipe provinciale de double entrepreneuriat du Jiangsu, la Fondation provinciale des sciences naturelles du Jiangsu et d'autres projets.