非对称诱导下的新兴微型机器人振荡器
摘要：来自细菌游动到哺乳动物步态，将静止能量转化为缓慢振荡的电力和机械动力对于各种尺度上的生物的自主性至关重要。然而，制造微米尺度下缓慢的人工振荡器仍然是完全自主微型机器人发展的主要障碍。在这里，我们报告了来自过氧化氢滴液的气液界面上相互作用的活性微粒集体中出现了一个低频松驰振荡器。它们的集体振荡形成了化学力学和电化学的极限环，能够将周围的化学能转化为周期性的机械运动和车载电流。令人惊讶的是，尽管引入了更多的微粒，该集体仍然能够稳定地振荡，但只有当我们添加一个具有修改反应性的单个粒子以故意破坏系统的置换对称性时。我们通过一种新颖的热力学机制解释了这种突现的秩序。从稳定系统振荡中收集的能量使得使用车载电子元件成为可能，我们通过周期性和同步驱动微型机器人手臂来证明了这一点。这项工作强调了实现微米尺度下低频振荡的新策略，否则在自然系统之外很难观察到，为未来的微型机器人自主性铺平了道路。
作者：Jing Fan Yang, Thomas A. Berrueta, Allan M. Brooks, Albert Tianxiang Liu, Ge Zhang, David Gonzalez-Medrano, Sungyun Yang, Volodymyr B. Koman, Pavel Chvykov, Lexy N. LeMar, Marc Z. Miskin, Todd D. Murphey, and Michael S. Strano
论文ID：2205.09814
分类：Adaptation and Self-Organizing Systems
分类简称：nlin.AO
提交时间：2022-10-18