Micromotors with step-motor characteristics by controlled magnetic interactions among assembled components.
Micromotors with step-motor characteristics by controlled magnetic interactions among assembled components.
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通过组装组件之间的受控磁相互作用具有踩踏特性的微型运动。
DOI：
10.1021/nn505798w
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发表时间：
2015-01-27
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Fan, Donglei (Emma)
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kim, Kwanoh;Guo, Jianhe;Xu, Xiaobin;Fan, Donglei (Emma)
关键词：
在这项研究中，我们通过调整组装的微/纳米级组件之间的磁相互作用，研究了具有所需性能的创新型旋转微电机的旋转动力学控制。微电机由金属纳米线作为转子、图案化磁性纳米盘作为轴承并由外部电场驱动。将转子固定在轴承上的磁力在微电机的旋转动力学中起着至关重要的作用。通过改变磁性组件的力矩、方向和尺寸，可以观察到不同的旋转行为，除了旋转之外，还包括可重复的摆动和滚动。我们通过分析建模了解旋转行为，设计并实现了具有步进电机特性的微电机。这项研究的成果可以激发由合成纳米实体组装而成的高性能纳米机器的开发，与纳米机器人、微流体和生物医学研究相关。
In this study, we investigated the control of the rotation dynamics of an innovative type of rotary micromotors with desired performances by tuning the magnetic interactions among the assembled micro/nanoscale components. The micromotors are made of metallic nanowires as rotors, patterned magnetic nanodisks as bearings and actuated by external electric fields. The magnetic forces for anchoring the rotors on the bearings play an essential role in the rotation dynamics of the micromotors. By varying the moment, orientation, and dimension of the magnetic components, distinct rotation behaviors can be observed, including repeatable wobbling and rolling in addition to rotation. We understood the rotation behaviors by analytical modeling, designed and realized micromotors with step-motor characteristics. The outcome of this research could inspire the development of high-performance nanomachines assembled from synthetic nanoentities, relevant to nanorobotics, microfluidics, and biomedical research.
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