趋化微米马达：“燃烧”CO2！游向CO2！学术资讯

最近，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室长江学者特聘教授官建国研究组在《国家科学评论》（National Science Reviews, NSR）发表文章，报道了一种可以从空气中摄取CO2作为燃料，并自取向靠近CO2源的ZnO基双面神微米马达。

自然界中，有许多具有趋化运动能力的生物或细胞。例如，精子细胞可以追踪卵细胞释放的化学物质（如孕酮，心钠素等）而找到卵细胞、完成受精过程。

人类模仿自然，正在设计制造多种仿生微纳米马达，希望它们可以将环境中的化学能转化为自身动能，并通过主动跟随特定的化学线索，在复杂或动态的环境中实现趋化运动，进而实现自我导航和自我靶向，为靶向给药、微手术、微型工厂等带来革命性的变化。

但是，目前人工合成的化学驱动微纳米马达常常采用与生物不相容的化学物质（如H2O2, N2N4等）作为供能的“燃料”，对化学梯度的敏感性较低；加上它们的个体尺寸较小，易受布朗运动影响，自主运动方向表现出明显的随机性。因而，它们仅能显示假趋化（或宏观趋化）效果，不能实现自我靶向性能，这与生物趋化性的本质相去甚远。

在这项研究中，官建国团队在ZnO微米粒子的一侧溅射上一层惰性层（如SiO2层），从而构筑了一种可以从空气中摄取生物相容性CO2燃料的自取向仿生趋化ZnO基双面神微米马达。

ZnO/SiO2微米马达的扫描电镜形貌（左上）和双面神结构的元素分布图（左下）；（右）ZnO/SiO2微米马达的自扩散电泳数值模拟图

由于水中溶解的CO2可通过水化作用源源不断地提供H+，马达的ZnO一侧持续发生化学腐蚀行为，并释放Zn2+和HCO3-，从而驱动其产生基于电解质自扩散电泳的自主运动。这种微米马达对水中溶解的CO2浓度高度敏感，可在超低CO2浓度情况下实现自驱动，甚至可以利用CO2在空气/水界面的扩散行为直接从空气中获取CO2燃料。