Angew. Chem. ：超两亲分子“开关”调控智能器件的自驱动运动

Marangoni自驱动是指通过表面张力梯度驱动实现液滴或固体器件的运动，由于其响应速度快、作用力程长、适用范围广等优点，在软体机器人、货物运输、宏观自组装等领域有广泛的应用前景。然而，传统两亲性分子作为Marangoni自驱动“燃料”时，面临以下两个重要的问题：首先传统两亲性分子被释放到水面后会快速聚集于气液界面处并达到界面饱和，致使界面钝化而运动停止；其次，由于流体力学过程的复杂性，一旦触发Marangoni运动，就难以原位调节其运动状态，即实现开-停控制。这些问题极大地限制了Marangoni自驱动技术的发展与应用。

近日，北京化工大学的石峰教授/成梦娇教授团队提出了“超两亲分子燃料和开关”的新概念，通过超两亲分子在界面上的吸附/分解竞争过程，能够原位调控Marangoni自驱动运动的ON-OFF状态。这一策略拓展了超两亲分子在化学自驱动中的新应用。

作者设计合成了4-偶氮苯-氨基-1,3-苯二磺酸二钠(DABS)超两亲分子，利用席夫碱连接亲水基团与疏水基团，使其同时实现“燃料”与“开关”的多重功能：（1）DABS分子具有良好的表面活性，在气/液界面释放后能够快速降低局部表面张力，从而形成表面张力梯度，产生Marangoni环流，作为动力实现迷你器件的自发运动；（2）DABS遇水易分解，因而在界面形成了“吸附”与“分解”的动态平衡，精细调控该平衡可以很好地控制界面上的DABS含量，避免表面饱和吸附或者表面完全清除两种极端情况，从而维持相对稳定的表面张力梯度，延长Marangoni自驱动运动时间，与传统两亲性分子相比，延长了近50倍；（3）DABS的水解具有pH响应性，酸性或碱性条件下过快或过慢，导致“吸附”与“分解”两个竞争过程失衡，走向上述两种极端，从而可以利用pH值调节实现运动的原位OFF控制。

上述超两亲分子同时作为“燃料”与“开关”的概念与策略，可以为无线/无电池机器人、智能系统及迷你发电机的设计提供新思路，同时也发展了超两亲分子在化学自驱动中的新应用。

论文信息

ON-OFF Control of Marangoni Self-propulsion via A Supra-amphiphile Fuel and Switch

Guiqiang Zhu, Shu Zhang, Guoxin Lu, Benwei Peng, Cuiling Lin, Liqun Zhang, Prof. Feng Shi, Dr. Qian Zhang, Prof. Mengjiao Cheng

文章的第一作者是北京化工大学的博士生朱桂强，通讯作者是张倩博士和成梦娇教授。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202405287