等离激元持续“振荡”模拟生物系统能量转换
早在20世纪20年代，人们就已经发现了一系列有趣的化学振荡现象（图1），并且类似的振荡体系在之后的研究中层出不穷。这类非平衡、非线性的化学振荡体系需要持续的能量供给才能得以维持，这种机制被很多生物系统（如细胞、组织、器官等）所采用，因此理解和运用这种机制对于理解和模拟生命现象具有重要的意义，但是对于如何将这种化学振荡的能量高效地转化为机械能目前来说还存在巨大的挑战。
图1. 化学振荡图案。图片来源：J. Phys. Chem. 1996, 100, 5393
武汉大学物理科学与技术学院丁涛教授课题组设计了一种高效的化学能转化为机械能的复合胶体体系。这个体系是由金纳米颗粒（直径为14纳米的金小球）以及巯基羧基封端的聚N异丙基丙烯酰胺（PNIPAM-SHCOOH）组成的。在化学振荡的驱动下（溶液pH值在4.0-7.0之间往复变化），金属/PNIPAM复合纳米颗粒发生持续的组装与解组装过程，其等离激元共振随着pH的振荡也表现出周期性振荡。由于金纳米颗粒的存在，该体系将化学能转化为机械能的效率高达34%，其膨胀释放的作用力可达28皮牛，远高于常见的生物系统和人工系统，如肌动蛋白、水凝胶等（典型的肌肉组织能量转换效率通常只有25%）。这种能量转化体系（chemomechanical energy transducer）的英文简称为CoMET，寓意着它随pH振荡持续而周期性地进行着，就像哈雷彗星周期性地环绕太阳系一样（图2），有望为人工生命和纳米机器提供原始驱动力。
图2. 化学振荡诱导等离激元共振峰的振荡：纳米“彗星”（CoMET）体系（学者同行TM供图）
借助光学显微镜，他们通过溶液颜色的变化以及溶液扩散的波形，更加清楚直观地观察到该体系的自组装与解组装过程（图3），从微观上证实了化学波的存在以及该体系对pH高灵敏的响应特性，为后续在微观上实现精细调控以及微机械的化学操控打下基础。
这一成果近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces 上，文章的第一作者是武汉大学博士研究生邓芳芳。
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