[發明專利]納米發動機推進

有效

• 申請號: 201680082034.7
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN109071211B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 唐晉堯;代保湖;王吉壯
• 申請（專利權）人: 香港大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82B1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 麥振聲;楊思捷

1.一種用于推進納米發動機的方法，包括：

在位于流體內的納米發動機從定向光源接收能量；

通過光電化學反應耦合所述定向光源和納米發動機，以推進流體內的納米發動機；

其中從定向光源接收能量包括：

調節光源強度和空間位置以產生電磁輻射場，其中輻射在從UV-A1到近紅外的范圍內，以便沿著流體內的特定軌跡推進納米發動機；

其中耦合所述定向光源和納米發動機包括：

將納米發動機沉浸在具有還原-氧化反應化學濃度的流體中，從而使納米發動機位于流體內，該流體包括耦合液體；

產生對于從定向光源接收的能量的催化響應以影響還原-氧化反應；

作為受影響的還原-氧化反應的結果，在納米發動機上和在沉浸液中產生變化的離子分布；其中將納米發動機沉浸在流體中包括：

添加過氧化氫或葡萄糖，以形成耦合液體；

使用苯磺酸和/或胺添加化學處理，以改進催化響應；

其中所述方法包含：

將納米發動機沿著軌跡引導到貨物；

組合納米發動機和貨物；及

通過沿進一步軌跡進一步推進，用納米發動機運輸貨物。

2.權利要求1的方法，包括：

將納米發動機沉浸在水性氧化還原耦合流體中；

從指向所述納米發動機的光源提供能量，其中所述納米發動機的一部分被光源照射，而納米發動機的另一部分對于該光源被遮蔽；以及

允許光電化學反應在納米發動機的表面和水性氧化還原耦合流體之間的界面產生帶電離子，在納米發動機的附近產生電場，所述電場能夠在限定的軌跡通過電泳操縱納米發動機的運動，其中所述軌跡是由納米發動機的一個或多個組件的表面電勢的極性確定的。

3.權利要求2的方法，其中所述光源的強度和空間位置是可調的；

其中由所述光源所產生的入射光的波長范圍為340nm至1400nm；

其中所述納米發動機是三維納米樹，包括作為納米樹主干的包括選自摻雜半導體、窄帶隙半導體、光活性聚合物、生物分子或其混合物的材料的納米線和作為納米樹分支的TiO₂納米線，所述TiO₂納米線在主干的一端化學生長并占據直徑大于主干直徑的圓筒形的空間；

其中所述納米樹的主干包括p型硅；

其中所述納米樹包括均勻地嵌入在納米樹的主干的表面上的納米顆粒形式的反應催化劑，該反應催化劑選自鉑、金、銀、鈀、氧化銥、氧化鎳、氧化釕或其混合物；

其中納米發動機包括具有p-n結的芯-殼硅納米線，納米線的芯包括p型硅，且納米線的殼包括n⁺-型硅，其中納米線的一端斷裂以暴露p型硅；

其中所述水性氧化還原耦合流體選自過氧化氫，苯醌和氫醌的混合物，或其混合物；

其中納米樹的主干和/或分支被化學修飾，其中所述修飾能夠改變納米樹的表面電勢；

其中所述修飾是通過使用選自以下的材料完成的：3-[2-(2-氨基乙基氨基)-乙基氨基]-丙基三甲氧基硅烷、2-(4-氯磺酰基苯基)乙基三甲氧基硅烷、鉑或其混合物；其中所述納米發動機包括均勻地嵌入在n⁺-型硅殼的表面上的納米顆粒形式的反應催化劑，所述反應催化劑選自鉑、金、銀、鈀、氧化銥、氧化鎳、氧化釕或其混合物。

4.一種光推進納米發動機設備，包括：

光源驅動器；

納米發動機；以及

在驅動器和納米發動機之間耦合的耦合流體，該耦合流體能夠進行光電化學反應；

其中納米發動機包括：

尺寸在納米到微米范圍的雙相形狀和組成的加工材料；

其中所述納米發動機的所述至少雙相形狀包括主干和分支；其中所述納米發動機的所述雙相形狀和組成包含主干，該主干包括硅納米線和在硅線端部上的二氧化鈦頭，形成硅納米線主干的外主干層，所述二氧化鈦頭包括連接至所述外主干層的分支；其中所述設備還包括已經沉積在硅納米線上的鉑納米顆粒；

其中所述驅動器和所述納米發動機之間的耦合流體包括：

含有過氧化氫或葡萄糖的液體；催化影響納米發動機的推進的化學處理；

其中所述化學處理包括：

苯磺酸和/或胺；

其中已經沉積的鉑納米顆粒包括：具有至少部分地由無電沉積循環數確定的硅納米線上的表面密度的鉑納米顆粒。