万事平台力學與工程科學學院博士研究生陳陽等人提出了一種在二維材料表面驅動納尺度物體的可控方法——波動驅動（Fluctuotaxis），相關成果發表在PNAS（DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2220500120）上。陳陽為第一作者，張田忠教授為通訊作者，南京航空航天大學郭萬林教授、南洋理工大學高華健教授參與合作。

在固體表面驅動納米物體或分子產生定向運動具有重要意義。近年來，科學家陸續提出了多種納尺度驅動方式💁🏼‍♀️，包括內稟方式和外場方式🧘🏿‍♀️。內稟驅動方式通過在固體表面構建某種梯度（如材料梯度、剛度梯度𓀊、曲率梯度等）使吸附在其表面的納米物體感受到範德華能梯度引發定向運動。但是內稟驅動只能提供固定的、不可調控的驅動力。外場驅動方式（如電場❗️👨🏻‍🌾、磁場🫨、聲場、溫度場等）雖然能夠提供可控的驅動力🛌🏼，但是需要被驅動物體能夠感受外場，同時在較強的外場作用下被驅動物體可能遭到破壞。一個典型的例子是金屬顆粒在溫度場驅動過程中經常發生融化現象。迄今為止，通過可控的方式在固體表面驅動任意性質或形態的納米物體仍然面臨挑戰。

陳陽等人通過分子動力學模擬表明，在二維材料基底上施加機械振動🏦，其產生的機械波可驅動吸附在基底上的納米物體（如納米顆粒，生物分子等）產生定向運動🫷🏼，並命名該現象為波動驅動（Fluctuotaxis）。波動驅動的內在物理機製是被驅動物體前後方的基底波動存在差異🧘🏽‍♂️。這一差異導致被驅動物體感受到局部的範德華勢能梯度，從而驅動該物體沿遠離振源的方向運動。特別重要的是👷‍♂️，波動驅動可用於驅動固體納米顆粒，也可用於驅動納米液滴；可用於驅動有機分子⬇️，也可用於驅動無機微粒，具有廣闊的應用場景。同時，在一定的波動能範圍內✉️🤦🏽，驅動力與波動頻率和波幅的二次方成正比，具有很好的可控性🧍‍♀️。

張田忠教授課題組長期從事納米驅動器件的基本原理研究🫳🏿，此前曾提出過多米諾驅動🪀、剛度梯度驅動🧑🏿、空間梯度驅動🐛、彎曲梯度驅動等一系列納尺度驅動原理。工作得到國家自然科學基金委重點項目以及上海市力學信息學前沿科學基地🖐🏽、上海市能源工程力學重點實驗室支持🔩。