通过诱导的非对称毛细动力学实现水凝胶微结构的旋转自组装

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Rotational Self-Assembly of Hydrogel Microstructures via Induced Asymmetric Capillary Dynamics

毛细力驱动微结构平面旋转与调控机制研究。基于飞秒激光直写技术制备具有初始偏转角的可调控交联密度微结构，利用液体蒸发过程中非对称毛细力分布产生扭矩，实现可控平面大角度旋转。通过激光参数优化获得水合差异导向的确定性旋转机制，可主动调控微结构旋转方向与自组装 chirality。

　　

毛细力作为微/纳米结构自组装的关键驱动力，在构建复杂的微/纳米结构中得到了广泛应用。然而，现有的研究主要集中在毛细力驱动的微结构垂直坍塌和水平位移上，而对受限条件下的微结构平面内旋转运动的系统探索仍然较少。本研究提出了一种基于毛细力自组装（CFSA）机制的微结构平面内旋转模型，实现了微结构可控且定向的平面内旋转运动。该方法利用飞秒激光直写技术轻松制造旋转微结构，在结构两侧故意引入初始偏转角，从而产生不对称的毛细力分布，进而产生旋转所需的扭矩。在“驱动力”与“结构阻力”的相互作用下，制造出的微结构在液体蒸发过程中会发生大角度的平面内旋转。此外，通过精确调节激光功率和扫描间距，成功制备了具有可调交联密度的各向异性微结构。这种各向异性特性引起的微妙水合差异可以形成确定性的旋转方向引导机制，从而促进或抑制微结构的旋转行为，并调控手性自组装过程。