近日，東南大學智能材料研究院、化學化工學院楊洪教授課題組在光控軟驅動器研究領域取得重要進展，將拓撲學設計與液晶彈性體材料相結合，開發了一種具有多模態、自維持、可調諧運動的軟驅動器。研究成果發表在國際頂級期刊《德國應用化學》上，并被選為VIP論文。
多模態、自維持、可調諧運動模式是生命體的高級智能行為特征，例如海豚的自主擺動和翻滾，同時也是仿生軟體驅動器的科學研究熱點。軟體驅動器有望在無人為干預條件下，實現自我感知外部信號，做出決策，并執行長期的特定任務。然而，制約軟體驅動器自主化發展的關鍵問題是單組分驅動器僅具備一種自維持運動模式，無法賦予單個驅動器多模態、自持續和可調諧的行為模式。
楊洪教授課題組設計了一種具備多模態、自持續和可調諧運動模式的光驅動塞費特曲面（Seifert surface）拓撲驅動器。該驅動器可自感知光源區域變化，其驅動組分自主調節為條帶狀或環狀，并適應性地進入自維持振蕩或旋轉響應模式。兩類自維持驅動模式執行不同的負反饋回路，以此確保運動模式的精準和可持續性；并進一步應用至基于壓電效應的自振蕩發電和基于功率倍增機制的自旋轉貨物運輸領域。此外，本文驗證了塞費特曲面拓撲驅動器在戶外環境下的太陽光驅動自維持運動的可行性。
本文提出了拓撲結構編碼軟體驅動器功能的新策略，將研究焦點從傳統的模塊化組裝和嵌入式算法轉移到簡單的拓撲結構構筑上，以實現功能的復雜化和自主化，為軟體驅動器的研究開辟新視角。
該工作得到了國家自然科學基金和科技部重點研發計劃的資助，論文第一作者為化學化工學院博士研究生聶振洲，通訊作者為楊洪教授，東南大學為唯一通訊單位。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202304081
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