动态结构色传感机制

感知是机器人完成复杂作业的前提。微纳机器人受到尺寸效应的影响，其感知始终难以实现，一直是科学家不断追求的目标。

近日，中国科学院沈阳自动化研究所科研人员运用光栅衍射原理，开发出了一种微型动态结构色传感器。该传感器能够被制作成微米尺度，从而在微环境下灵敏地响应外部pH变化并展现出可视的颜色响应，为微纳机器人在体感知提供了新的路径。

相关研究以Nanograting-Based Dynamic Structural Colors Using Heterogeneous Materials为题在Nano-Micro Letters（中国科学院1区期刊）发表。

微型加密器件的编码打印

该微型动态结构色传感器技术的关键是使用了一种异质材料的纳米网格结构。科研人员通过双光子聚合技术，将pH响应水凝胶与IP-L光刻胶交织打印，构建了2.5D的纳米网格结构，它能够在周围环境的pH值变化时发生膨胀和收缩，从而改变纳米光栅结构的周期，实现颜色的变化。当水凝胶在溶胀状态下，它可以延长纵向光栅的周期，从而在特定角度下产生可调谐的结构颜色。

此外，针对微型无线传感器的打印和编程，科研团队开发了一种基于灰度设计的方法，通过调整光栅结构的高度和周期来实现结构色图案的编码。该方法可以显著提高结构色的空间编码能力，并实现动态结构色图案的精准打印。

该项技术可用于微型机器人和微流控芯片等微型设备，在生物医学和信息通信等领域发挥作用。

该研究得到了国家自然科学基金项目的支持。（机器人学研究室）

论文链接：

https://doi.org/10.1007/s40820-024-01554-7