近日，我校化工学院教师王虹在化学顶尖期刊Chemical Society Reviews发表题为“Coordinated Behaviors of Artificial Micro/Nanomachines: From Mutual Interactions to Interactions with the Environment.”的综述文章。该期刊由英国皇家化学会出版，是世界化学化工以及材料学科领域公认的最具影响力和权威性的综述性学术期刊之一。王虹教授为该文章的第一兼通讯作者，文章的另一作者为捷克纳米机器人研究中心主任Martin Pumera教授，这是双方2020年以来继发表于Cell子刊Chem上的 “Nanorobots: Machines Squeezed between Molecular Motors and Micromotors”第二篇合作文章。
微纳机器人是尺度在微米或纳米级别的，可以对微纳米空间进行操作的功能器件。目前，该技术已被应用于生物检测、靶向给药、纳米手术、环境监测和治理等众多领域，并可能为这些领域带来革命性的变革。但是，由于其个体功能的限制，依靠单个机器人是无法完成复杂任务的。为此，科学家们从生物体的群体行为中汲取灵感，希望通过构建具有群体智能的微纳米机器人集群来推广其实际应用。众所周知，自然界中的微生物、蚂蚁、鸟和鱼等生物都表现出令人称奇的群体行为，比如蚂蚁可以通过蚁群的集体力量搬运重物，搭桥跨越复杂地形等。然而，这些看似精心设计的群体行为其实都源于生物体的自发行为，群体中也并不存在组织者。尽管群体中的每个个体仅仅根据自身范围内可获得的信息各自行动，但整个群体的行为却极为协调。针对微纳米机器人群体智能的研究，将极大地推进其在相关领域的发展和应用。文章从微纳米机器人之间以及微纳米机器人与环境之间的相互作用两个方面，详细阐述了可能导致微纳米机器人群体行为的多种相互作用，为构建具有群体智能的微纳米机器人集群提供了思路。其中，微纳米机器人之间可以通过化学信号、静电力、磁力、流体力学、范德华力等介导实现相互作用，而微纳米机器人与环境之间的作用则表现为微纳米机器借助于重力场、磁场、光、水流、物理接触和化学浓度梯度等外界环境表现出的群体定向运动。最后，文章还结合目前的研究现状，阐述了构建微纳米机器人集群所面临的机遇挑战，并对这个新兴研究领域的发展提出了建议和展望。
审核：武建军
