纳米火箭模拟图
近年来，如何通过人工合成方法来可控地制备自驱动人造纳米机器，并将其应用于纳米技术及生物医学等领域，是当前极富挑战性的前沿交叉热点领域。在前期的工作中，贺强教授团队首次制备了铂纳米粒子功能化的聚合物纳米管，内部化学催化产生的气泡能驱动纳米管的快速运动(“纳米火箭”)，研究成果发表在国际著名期刊《德国应用化学》(Angew.Chem.Int.Ed.，影响因子13.5)。然而，如何实现人为地控制纳米机器的启动或停止，以便开启一些实际应用如帮助在人体内递送药物等，仍然是当前需要解决的难点。
该团队在哈工大机器人技术与系统国家重点实验室支持下，反复试验，发现了可以利用近红外辐照造成的光热效应实现对“纳米火箭”运动的多次开关。
据介绍，其基本原理在于当“纳米火箭”所需的化学燃料浓度低于临界值时，“纳米火箭”处于静止状态；但若利用近红外激光辐照“纳米火箭”，“纳米火箭”外部金纳米壳层所产生的光热效应将导致局域的温度陡然升高，加速化学燃料的扩散与催化分解以及所产生的气泡的释放，从而触发“纳米火箭”的高速运动；反之，辐照后关闭近红外激光辐照，随着热量的逐渐散失，化学燃料的催化反应速率将下降，使“纳米火箭”减速并停止。这一过程可反复多次。据介绍，这种“纳米火箭”可通过化学修饰实现对癌细胞的特异性识别，因而在癌细胞的靶向识别和光热治疗等生物医学领域具有很大应用潜力。