Bissell, RA, Córdova, E., Kaifer, AE & Stoddart, JF Ein chemisch und elektrochemisch schaltbares molekulares Shuttle. Natur 369, 133-137 (1994).
Balzani, V., Credi, A., Raymo, F. & Stoddart, J. Künstliche molekulare Maschinen. Angew. Chem.-Nr. Int. Ed. 39, 3348-3391 (2000).
Feringa, BL, van Delden, RA, Koumura, N. & Geertsema, EM Chiroptische molekulare Schalter. Chem.-Nr. Rev. 100, 1789-1816 (2000).
Chatterjee, MN, Kay, ER & Leigh, DA Jenseits von Schaltern: Mit einer kompartimentierten molekularen Maschine ein Teilchen energetisch bergauf bewegen. Marmelade. Chem. Soc. 128, 4058-4073 (2006).
Shirai, Y., Osgood, AJ, Zhao, Y., Kelly, KF & Tour, JM Richtungskontrolle in thermisch angetriebenen Einzelmolekül-Nanoautos. Nano Lett. 5, 2330-2334 (2005).
Kudernac, T. et al. Elektrisch angetriebene gerichtete Bewegung eines vierrädrigen Moleküls auf einer Metalloberfläche. Natur 479, 208-211 (2011).
Samudra, S. et al. Selbstangetriebene Enzym-Mikropumpen. Nat. Chem.-Nr. 6, 415-422 (2014).
Balazs, AC, Fischer, P. & Sen, A. Intelligente Nano-/Mikromotoren: Nutzung freier Energie zur Herstellung organisierter Systeme, die weit vom Gleichgewicht entfernt sind. Gem. Chem.-Nr. Res. 51, 2979 (2018).
Karshalev, E., Esteban-Fernandez de Avila, B. & Wang, J. Mikromotoren für „Chemie im laufenden Betrieb“. Marmelade. Chem. Soc. 140, 3810-3820 (2018).
Fernández-Medina, M., Ramos-Docampo, MA, Hovorka, O., Salgueiriño, V. & Städler, B. Jüngste Fortschritte bei Nano- und Mikromotoren. Adv. Funktion. Mater. 30, 1908283 (2020).
Walther, A. Standpunkt: Von reaktionsfähigen zu adaptiven und interaktiven Materialien und Materialsystemen: eine Roadmap. Erw. Mater. 32, 1905111 (2019).
Cafferty, BJ et al. Robustheit, Mitnahme und Hybridisierung in dissipativen molekularen Netzwerken und der Ursprung des Lebens. Marmelade. Chem. Soc. 141, 8289-8295 (2019).
Semenov, SN et al. Autokatalytische, bistabile, oszillierende Netzwerke biologisch relevanter organischer Reaktionen. Natur 537, 656-660 (2016).
Mukherjee, S. & Bassler, BL Bacterial Quorum Sensing in komplexen und sich dynamisch verändernden Umgebungen. Nat. Rev. Mikrobiol. 17, 371-382 (2019).
Shum, H. & Balazs, AC Synthetisches Quorum Sensing in Modell-Mikrokapselkolonien. Proc. Natl Acad. Sci. Vereinigte Staaten von Amerika 114, 8475-8480 (2017).
Kondepudi, D. & Prigogine, I. Moderne Thermodynamik: von Wärmekraftmaschinen zu dissipativen Strukturen (Wiley, 2014).
Turing, AM Die chemische Basis der Morphogenese. Philos. Trans. R. Soc. B 237, 37-72 (1952).
Eckert, K., Bestehorn, M. & Thess, A. Quadratische Zellen in oberflächenspannungsgetriebener Bénard-Konvektion: Experiment und Theorie. J. Fluidmech. 356, 155-197 (1998).
Hanczyc, MM, Fujikawa, SM & Szostak, JW Experimentelle Modelle primitiver Zellkompartimente: Einkapselung, Wachstum und Teilung. Wissenschaft 302, 618-622 (2003).
Chiu, DT et al. Chemische Transformationen in einzelnen ultrakleinen biomimetischen Behältern. Wissenschaft 283, 1892-1895 (1999).
Tu, BP, Kudlicki, A., Rowicka, M. & McKnight, SL Logik des Hefe-Stoffwechselzyklus: zeitliche Kompartimentierung zellulärer Prozesse. Wissenschaft 310, 1152-1158 (2005).
Balazs, A., C. et al. Entwurf biomimetischer, dissipativer Materialsysteme (Büro für wissenschaftliche und technische Informationen des US-Energieministeriums, 2016).
Eder, M., Amini, S. & Fratzl, P. Biologische Verbundwerkstoffe – komplexe Strukturen für funktionale Vielfalt. Wissenschaft 362, 543-547 (2018).
Oxman, N. Materialbasierte Designberechnung. Doktorarbeit, Massachusetts Institute of Technology (2010).
Costa, J., Bader, C., Sharma, S., Xu, J. & Oxman, N. Glatt und gestreift drehen: integriertes Design und digitale Herstellung biohomöomorpher Strukturen über Skalen hinweg. In Proz. IASS-Jahressymposien, IASS 2018 Boston Symposium: Reimagining Material and Design (International Association for Shell and Spatial Structures (IASS), 2018).
Rus, D. & Tolley, MT Design, Herstellung und Steuerung von Soft-Robotern. Natur 521, 467-475 (2015).
Trudy, RL Entwerfen von Softrobotern als Robotermaterialien. Acc. Mater. Res. 2, 854-857 (2021).
Yasa, O. et al. Ein Überblick über Soft-Robotik. Jährlich Rev. Steuerungsroboter. Auton. Syst. 6, 1-29 (2023).
Roy, D., Cambre, JN & Sumerlin, BS Zukunftsperspektiven und jüngste Fortschritte bei stimuliresponsiven Materialien. Prog. Polym. Wissenschaft 35, 278-301 (2010).
McCracken, JM, Donovan, BR & White, TJ Materialien als Maschinen. Erw. Mater. 32, 1906564 (2020).
Liu, X. et al. Jüngste Fortschritte bei stimuliresponsiven formverändernden Hydrogelen. Adv. Funktion. Mater. 32, 2203323 (2022).
Stuart, MAC et al. Neue Anwendungen stimuliresponsiver Polymermaterialien. Nat. Mater. 9, 101-113 (2010).
Liu, J., Gao, Y., Lee, Y.-J. & Yang, S. Reaktionsfähige und faltbare weiche Materialien. Trends Chem. 2, 107-122 (2020).
Kang, M. Erhabene Träume lebender Maschinen: der Automat in der europäischen Vorstellung (Harvard University Press, 2011).
Yoshida, R. & Ueki, T. Entwicklung selbstoszillierender Polymergele als autonome Polymersysteme. NPG Asia Mater. 6, e107 (2014).
van Roekel, HWH et al. Programmierbare chemische Reaktionsnetzwerke: Emulation regulatorischer Funktionen in lebenden Zellen mithilfe eines Bottom-up-Ansatzes. Chem.-Nr. Soz. Rev. 44, 7465-7483 (2015).
Semenov, SN et al. Rationeller Entwurf funktioneller und abstimmbarer oszillierender enzymatischer Netzwerke. Nat. Chem.-Nr. 7, 160-165 (2015).
Wong, ASY & Huck, WTS Die Komplexität in chemischen Reaktionsnetzwerken im Griff. Beilstein J.Org. Chem. 13, 1486-1497 (2017).
Fusi, G., Del Giudice, D., Skarsetz, O., Di Stefano, S. & Walther, A. Autonome Soft-Roboter, die durch chemische Reaktionsnetzwerke unterstützt werden. Erw. Mater. 35, 2209870 (2023).
Grzybowski, B. & Huck, W. Die Nanotechnologie lebensinspirierter Systeme. Nat. Nanotechnologie. 11, 585-592 (2016).
Baytekin, B., Cezan, SD, Baytekin, HT & Grzybowski, BA Künstlicher Heliotropismus und Nyktinastie basierend auf optomechanischem Feedback und ohne Elektronik. Weicher Roboter. 5, 93-98 (2018).
Sharma, C. & Walther, A. Selbstregulierende kolloidale Co-Anordnungen, die ihre eigene Zerstörung durch chemostrukturelle Rückkopplung beschleunigen. Angew. Chem.-Nr. Int. Ed. 61, e2022015 (2022).
Morim, DR et al. Opto-chemomechanische Transduktion in photoresponsiven Gelen löst schaltbare selbstgefangene Strahlen mit Fernwechselwirkungen aus. Proc. Natl Acad. Sci. Vereinigte Staaten von Amerika 117, 3953-3959 (2020).
Elowitz, MB & Leibler, S. Ein synthetisches Oszillationsnetzwerk von Transkriptionsregulatoren. Natur 403, 335-338 (2000).
Shklyaev, OE & Balazs, AC Lebensechtes Verhalten chemisch oszillierender mobiler Kapseln. Materie 5, 3464-3484 (2022).
He, X. et al. Schaffung von Homöostase in synthetischen Materialien durch selbstregulierende chemo-mechano-chemische Systeme mit integrierten Rückkopplungsschleifen. Natur 487, 214-218 (2012).
Yuan, P. et al. Ein programmierbarer weicher chemomechanischer Aktuator, der eine katalysierte photochemische Wasseroxidationsreaktion nutzt. Weiche Materie 13, 7312-7317 (2017).
Grinthala, A. & Aizenberg, J. Adaptiv bis ganz nach unten: Aufbau reaktionsfähiger Materialien aus Hierarchien chemomechanischer Rückkopplung. Chem.-Nr. Soz. Rev. 42, 7072-7085 (2013).
Ma, X. et al. Umgekehrte Janus-Mikro-/Nanomotoren mit internem Chemiemotor. ACS Nano 10, 8751-8759 (2016).
Xu, L., Wang, A., Li, X. & Oh, KW Passives Mikropumpen in der Mikrofluidik für Point-of-Care-Tests. Biomikrofluidik 14, 031503 (2020).
Yuan, H., Liu, X., Wang, L. & Ma, X. Grundlagen und Anwendungen enzymbetriebener Mikro-/Nanomotoren. Bioakt. Mater. 6, 1727-1749 (2021).
Ortiz-Rivera, I., Shum, H., Agrawal, A., Sen, A. & Balazs, AC Konvektive Strömungsumkehr in energieautarken Enzym-Mikropumpen. Proc. Natl Acad. Sci. Vereinigte Staaten von Amerika 113, 2585-2590 (2016).
Valdez, L., Shum, H., Ortiz-Rivera, I., Balazs, AC & Sen, A. Lösungs- und thermische Auftriebseffekte in autarken Phosphatase-Mikropumpen. Weiche Materie 13, 2800-2807 (2017).
Shklyaev, OE, Shum, H., Sen, A. & Balazs, AC Nutzung oberflächengebundener enzymatischer Reaktionen zur Organisation von Mikrokapseln in Lösung. Wissenschaft Erw. 2, e1501835 (2016).
Laskar, A., Shklyaev, OE & Balazs, AC Entwerfen selbstfahrender, chemisch aktiver Blätter: Wrapper, Flapper und Creepers. Wissenschaft Erw. 4eaav1745 (2018).
Manna, RK, Shklyaev, OE, Stone, HA & Balazs, AC Chemisch kontrollierte Formänderung elastischer Schichten. Mater. Horiz. 7, 2314-2327 (2020).
Manna, RK, Shklyaev, OE & Balazs, AC Chemisch angetriebene multimodale Fortbewegung aktiver, flexibler Schichten. Langmüir 39, 780-789 (2023).
Laskar, A., Manna, RK, Shklyaev, OE & Balazs, AC Computermodellierung enthüllt Modalitäten zur Aktivierung veränderlicher, aktiver Materie. Nat. Commun 13, 2689 (2022).
Mathesh, M., Bhattarai, E. & Yang, W. 2D-aktive Nanobots basierend auf weicher Nanoarchitektur, angetrieben durch eine extrem niedrige Kraftstoffkonzentration. Angew. Chem.-Nr. Int. Ed. 61, e202113801 (2021).
Kinstlinger, IS & Miller, JS 3D-gedruckte Fluidnetzwerke als Gefäßsystem für künstlich hergestelltes Gewebe. Laborchip 16, 2025-2043 (2016).
Yang, C., Yu, Y., Wang, X., Wang, Q. & Shang, L. Zelluläre, auf Flüssigkeiten basierende Gefäßnetzwerke für das Tissue Engineering. Ing. Regen. 2, 171-174 (2021).
Wu, W. et al. Direktschreibender Aufbau biomimetischer mikrovaskulärer Netzwerke für einen effizienten Flüssigkeitstransport. Weiche Materie 6, 739-742 (2010).
O'Connor, C., Brady, E., Zheng, Y., Moore, E. & Stevens, KR Engineering der multiskaligen Komplexität von Gefäßnetzwerken. Nat. Pfr. Mater. 7, 702-716 (2022).
Wehner, M. et al. Eine integrierte Design- und Fertigungsstrategie für vollständig weiche, autonome Roboter. Natur 536, 451-455 (2016).
Taylor, JM et al. Biomimetische und biologisch kompatible weiche Architekturen mittels 3D- und 4D-Montagemethoden: eine Perspektive. Erw. Mater. 34, 2108391 (2022).
Truby, RL et al. Weiche somatosensitive Aktoren durch eingebetteten 3D-Druck. Erw. Mater. 30, 1706383 (2018).
Valentine, AD et al. Hybrider 3D-Druck von Soft-Elektronik. Erw. Mater. 29, 1703817 (2017).
Maiti, S., Shklyaev, OE, Balazs, AC & Sen, A. Selbstorganisation von Flüssigkeiten in einem multienzymatischen Pumpensystem. Langmüir 35, 3724-3732 (2019).
Qian, S., Wang, X. & Yan, W. Piezoelektrische Fasern für flexible und tragbare Elektronik. Vorderseite. Optoelektron. 16, 3 (2023).
Ning, X. et al. Mechanisch aktive Materialien in dreidimensionalen Mesostrukturen. Wissenschaft Erw. 4eaat8313 (2018).
Ni, X. et al. Weiche formprogrammierbare Oberflächen durch schnelle elektromagnetische Betätigung von Flüssigmetallnetzwerken. Nat. Commun 13, 5576 (2022).
Kim, Y., van den Berg, J. & Crosby, AJ Autonom schnappende und springende Polymergele. Nat. Mater. 20, 1695-1701 (2021).
Zhang, H. et al. Feedbackgesteuerte Hydrogele mit homöostatischen Schwingungen und dissipativer Signalübertragung. Nat. Nanotechnologie. 17, 1303-1310 (2022).
Li, S. et al. Selbstregulierte, nicht reziproke Bewegungen in Mikrostrukturen aus einem einzigen Material. Natur 605, 76-83 (2022).
Eckstein, TF, Vidal-Henriquez, E., Bae, AJ & Gholami, J. Räumliche Heterogenitäten prägen das kollektive Verhalten signalisierender amöboider Zellen. Wissenschaft Signal. 13eaaz3975 (2020).
Singer, G., Araki, T. & Weijer, CJ Die oszillierende cAMP-Zell-Zell-Signalisierung bleibt während der Multizellularität bestehen Dictyostelium Entwicklung. Komm. Biol. 2, 139 (2019).
Kim, YK, Wang, X., Mondkar, P., Bukusoglu, E. & Abbott, NL Selbstberichtende und selbstregulierende Flüssigkristalle. Natur 557, 539-544 (2018).
Chen, M. et al. Lebende additive Fertigung: Umwandlung von Ausgangsgelen in vielfältig funktionalisierte Tochtergele, ermöglicht durch Photoredoxkatalyse mit sichtbarem Licht. ACS Cent. Wissenschaft 3, 124-134 (2017).
Singh, A., Kuksenok, O., Johnson, JA & Balazs, AC Photoregeneration von abgetrenntem Gel mit Iniferter-vermitteltem Photowachstum. Weiche Materie 13, 1978-1987 (2017).
Beziau, A. et al. Photoaktivierte strukturell maßgeschneiderte und konstruierte makromolekulare (STEM) Gele als Vorläufer für Materialien mit räumlich differenzierten mechanischen Eigenschaften. Polymer 126, 224-230 (2017).
Cuthbert, J. et al. Transformierbare Materialien: strukturell maßgeschneiderte und konstruierte makromolekulare (STEM) Gele durch kontrollierte radikalische Polymerisation. Makromoleküle 51, 3808-3817 (2018).
Xue, L. et al. Lichtreguliertes Wachstum aus dynamisch gequollenen Untergründen zur Herstellung rauer Oberflächen. Nat. Commun 11, 963 (2020).
Xiong, ACS Appl. Mater. Schnittstellen 14, 8473-8481 (2022).
Chatterjee, R. et al. Kontrollierbares Wachstum interpenetrierender oder statistischer Copolymernetzwerke. Weiche Materie 17, 7177-7187 (2021).
Matsuda, T., Kawakami, R., Namba, R., Nakajima, T. & Gong, JP Mechanoresponsive, selbstwachsende Hydrogele, inspiriert vom Muskeltraining. Wissenschaft 363, 504-508 (2019).
Dou, Y., Dhatt-Gauthier, K. & Bishop, KJM Thermodynamische Kosten der dynamischen Funktion in aktiver weicher Materie. akt. Meinung. Solid State Mater. Wissenschaft. 23, 28-40 (2019).
Chen, L. et al. Der Energiefluss und die mechanische Modellierung weicher chemomechanischer Maschinen. J. Appl. Physik. 124, 165111 (2018).
Zhao, X. Multiskaliges Multi-Mechanismus-Design robuster Hydrogele: Aufbau der Dissipation in dehnbaren Netzwerken. Weiche Materie 10, 672-687 (2014).
Ford, MJ, Ohm, Y., Chin, K. & Majidi, C. Verbundwerkstoffe aus funktionellen Polymeren: Auf dem Weg zur physischen Intelligenz unter Verwendung flexibler und weicher Materialien. J. Mater. Auflösung 37, 2-24 (2022).
Bensaude-Vincent, B. Materialien als Maschinen 101–111 (Boston Studies in the Philosophy and History of Science Vol. 274, Springer, 2010).
Sitti, M. Physische Intelligenz als neues Paradigma. Extremer Mech. Lette. 46, 101340 (2021).
Yasuda, H. et al. Mechanisches Rechnen. Natur 598, 39-48 (2021).
McEvoy, MA & Correll, N. Materialwissenschaft. Materialien, die Erfassung, Betätigung, Berechnung und Kommunikation koppeln. Wissenschaft 347, 1261689 (2015).
Bénazet, J.-D. & Zeller, R. Entwicklung der Gliedmaßen von Wirbeltieren: Übergang von klassischen Morphogengradienten zu einem integrierten 4-dimensionalen Mustersystem. Cold Spring Harb. Perspektive. Biol. 1, 001339 (2009).
Cazimoglu, I., Booth, MJ & Bayley, H. Ein lipidbasierter Tröpfchenprozessor für parallele chemische Signale. ACS Nano 15, 20214-20224 (2021).
Zhang, J. et al. Lichtbetriebene, kraftstofffreie Oszillation, Migration und reversible Manipulation mehrerer Ladungsarten durch Mikromotorenschwärme. ACS Nano 17, 251-262 (2022).
Manna, RK, Laskar, A., Shklyaev, OE & Balazs, AC Die Kraft chemisch aktiver Schichten in Lösung nutzen. Nat. Rev. Phys. 4, 125-137 (2022).
Elani, Y., Law, R. & Ces, O. Vesikelbasierte künstliche Zellen als chemische Mikroreaktoren mit räumlich getrennten Reaktionswegen. Nat. Commun 5, 5305 (2014).
Fang, Y., Yashin, VV, Levitan, SP & Balazs, AC Mustererkennung mit „Materialien, die berechnen“. Wissenschaft Erw. 2E1601114 (2016).
Fang, Y., Yashin, VV, Levitan, SP & Balazs, AC Entwerfen autarker Materialsysteme, die eine Mustererkennung durchführen. Chem. Kommun. 53, 7692-7706 (2017).
Jing, L., Li, K., Yang, H. & Chen, P.-Y. Jüngste Fortschritte bei der Integration von 2D-Materialien mit weicher Materie für multifunktionale Robotermaterialien. Mater. Horiz. 7, 54-70 (2020).
Buckner, TL, Bilodeau, RA, Kim, SY & Kramer-Bottiglio, R. Robotisierung von Stoffen durch Integration funktioneller Fasern. Proc. Natl Acad. Sci. Vereinigte Staaten von Amerika 17, 25360-25369 (2020).
Hassani, FA et al. Intelligente Materialien für eine intelligente Gesundheitsversorgung – von Sensoren und Aktoren zu autarken Nanoenergie-Nanosystemen. Kluge Mater. 1, 92-124 (2020).
Cui, H. et al. Design und Druck propriozeptiver dreidimensionaler architektonischer Roboter-Metamaterialien. Wissenschaft 376, 1287-1293 (2022).
- SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
- PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
- PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
- PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
- PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
- Quelle: https://www.nature.com/articles/s41565-023-01530-z