journal article·2022

Asymmetric colloidal motors: from dissymmetric nanoarchitectural fabrication to efficient propulsion strategy

Haichao Li, Yue Li, Jun Liu, Qiang He, Yingjie Wu

Nanoscale· Volume 14· Issue 20
Publisher page

Abstract

Janus colloidal motors (JCMs) are versatile anisotropic particles that can effectively move autonomously based on their asymmetric structures, providing unlimited possibilities for various tasks. Developing novel JCMs with controllable size, engineered nanostructure and functionalized surface properties has always been a challenge for chemists. This review summarizes the recent progress in synthesized JCMs in terms of their fabrication method, propulsion strategy, and biomedical applications. The design options, construction methods, and typical examples of JCMs are presented. Common propulsion mechanisms of JCMs are reviewed, as well as the approaches to control their motion under complex microscopic conditions based on symmetry-breaking strategies. The precisely controlled motion enables JCMs to be used in biomedicine, environmental remediation, analytical sensing and nanoengineering. Finally, perspectives on future research and development are presented. Through ingenious design and multi-functionality, new JCM-based technologies could address more and more special needs in complex environments.
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Research context

OpenAlex topics: Micro and Nano Robotics · Molecular Communication and Nanonetworks · Microfluidic and Bio-sensing Technologies

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Key Laboratory of Microsystems and Microstructures Manufacturing (Ministry of Education), School of Medicine and Health, Harbin Institute of Technology, No. 92 XiDaZhi Street, Harbin, 150001, China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (100+)

Show source-provided references
1. Karshalev · J. Am. Chem. Soc. · 2018 · 140 · 381010.1021/jacs.8b00088 ↗
2. Wang · Chem. Soc. Rev. · 2020 · 49 · 321110.1039/C9CS00877B ↗
3. Wan · Nat. Commun. · 2019 · 10 · 96610.1038/s41467-019-08670-8 ↗
4. Paxton · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 1342410.1021/ja047697z ↗
5. Ye · Chem. – Eur. J. · 2019 · 25 · 866310.1002/chem.201983762 ↗
6. Vilela · ACS Nano · 2018 · 12 · 122010.1021/acsnano.7b07220 ↗
7. Stanton · Adv. Mater. Interfaces · 2016 · 3 · 150050510.1002/admi.201500505 ↗
8. Li · Adv. Funct. Mater. · 2018 · 28 · 170606610.1002/adfm.201706066 ↗
9. Zhang · Micromachines · 2018 · 9 · 8810.3390/mi9020088 ↗
10. Wang · Inorg. Chem. Commun. · 2018 · 91 · 110.1016/j.inoche.2018.02.020 ↗
11. Wu · Nano Today · 2018 · 22 · 6210.1016/j.nantod.2018.08.009 ↗
12. Tang · Sci. Robot. · 2020 · 5 · eaba613710.1126/scirobotics.aba6137 ↗
13. Yuan · Angew. Chem., Int. Ed. · 2021 · 60 · 491510.1002/anie.202011617 ↗
14. Yang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2021 · 60 · 2495810.1002/anie.202108487 ↗
15. Mayorga-Martinez · Adv. Funct. Mater. · 2019 · 30 · 190644910.1002/adfm.201906449 ↗
16. Ren · Acc. Chem. Res. · 2018 · 51 · 194810.1021/acs.accounts.8b00248 ↗
17. Gao · ACS Nano · 2019 · 13 · 1275810.1021/acsnano.9b04708 ↗
18. Ikram · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2021 · 13 · 5179910.1021/acsami.1c16902 ↗
19. Paxton · J. Am. Chem. Soc. · 2004 · 126 · 1342410.1021/ja047697z ↗
20. Dey · Nano Lett. · 2015 · 15 · 831110.1021/acs.nanolett.5b03935 ↗
21. Ebbens · Acc. Chem. Res. · 2018 · 51 · 193110.1021/acs.accounts.8b00243 ↗
22. Gao · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 227610.1021/ja413002e ↗
23. Ma · J. Am. Chem. Soc. · 2016 · 138 · 1378210.1021/jacs.6b06857 ↗
24. Chen · Adv. Mater. · 2017 · 29 · 160337410.1002/adma.201603374 ↗
25. Dong · J. Am. Chem. Soc. · 2017 · 139 · 172210.1021/jacs.6b09863 ↗
26. Hong · Adv. Funct. Mater. · 2010 · 20 · 156810.1002/adfm.201000063 ↗
27. Mou · Nanoscale · 2016 · 8 · 497610.1039/C5NR06774J ↗
28. Palacci · Science · 2013 · 339 · 93610.1126/science.1230020 ↗
29. Wu · Nano Res. · 2016 · 9 · 374710.1007/s12274-016-1245-0 ↗
30. Xuan · J. Am. Chem. Soc. · 2016 · 138 · 649210.1021/jacs.6b00902 ↗
31. Schattling · ACS Nano · 2017 · 11 · 397310.1021/acsnano.7b00441 ↗
32. Gao · Nano Lett. · 2014 · 14 · 30510.1021/nl404044d ↗
33. Gao · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 1440310.1021/ja1072349 ↗
34. Tierno · J. Phys. Chem. B · 2008 · 112 · 1652510.1021/jp808354n ↗
35. Zhou · Chem. Commun. · 2017 · 53 · 1146510.1039/C7CC06327J ↗
36. Wang · Research · 2020 · 2020 · 3676954
37. Wang · ACS Nano · 2012 · 6 · 612210.1021/nn301312z ↗
38. Wang · J. Am. Chem. Soc. · 2019 · 141 · 660110.1021/jacs.8b13882 ↗
39. Wang · Adv. Healthcare Mater. · 2021 · 10 · 200123610.1002/adhm.202001236 ↗
40. Xu · Adv. Mater. · 2017 · 29 · 160325010.1002/adma.201603250 ↗
41. Chen · Small · 2018 · 14 · 170425210.1002/smll.201704252 ↗
42. Lattuada · Nano Today · 2011 · 6 · 28610.1016/j.nantod.2011.04.008 ↗
43. Lin · Adv. Mater. · 2016 · 28 · 106010.1002/adma.201502583 ↗
44. Cao · Nat. Commun. · 2021 · 12 · 207710.1038/s41467-021-22279-w ↗
45. Jurado-Sánchez · Angew. Chem., Int. Ed. · 2017 · 56 · 695710.1002/anie.201701396 ↗
46. Wilson · Nat. Chem. · 2012 · 4 · 26810.1038/nchem.1281 ↗
47. Abdelmohsen · ACS Nano · 2016 · 10 · 265210.1021/acsnano.5b07689 ↗
48. Tu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2017 · 56 · 762010.1002/anie.201703276 ↗
49. Toebes · Nat. Commun. · 2019 · 10 · 530810.1038/s41467-019-13288-x ↗
50. Qiu · Adv. Funct. Mater. · 2021 · 31 · 201069410.1002/adfm.202010694 ↗
51. Xuan · ChemPhysChem · 2014 · 15 · 225510.1002/cphc.201402111 ↗
52. Baraban · ACS Nano · 2012 · 6 · 338310.1021/nn300413p ↗
53. Loget · Adv. Mater. · 2012 · 24 · 511110.1002/adma.201201623 ↗
54. Srinivasan · Soft Matter · 2015 · 11 · 395810.1039/C5SM00273G ↗
55. Arqué · Nat. Commun. · 2019 · 10 · 282610.1038/s41467-019-10726-8 ↗
56. Si · Chem. – Asian J. · 2019 · 14 · 246010.1002/asia.201900277 ↗
57. Hu · Adv. Funct. Mater. · 2018 · 28 · 170568410.1002/adfm.201705684 ↗
58. Wu · ACS Nano · 2012 · 6 · 1091010.1021/nn304335x ↗
59. Yan · ACS Nano · 2021 · 15 · 1145110.1021/acsnano.1c01159 ↗
60. Ye · Nano Lett. · 2021 · 21 · 808610.1021/acs.nanolett.1c02441 ↗
61. Kwon · Angew. Chem., Int. Ed. · 2021 · 60 · 1757910.1002/anie.202103827 ↗
62. Yuan · Chem. Mater. · 2020 · 32 · 198310.1021/acs.chemmater.9b04873 ↗
63. Valdez-Garduño · Adv. Funct. Mater. · 2020 · 30 · 200404310.1002/adfm.202004043 ↗
64. Alapan · Sci. Robot. · 2020 · 5 · eaba572610.1126/scirobotics.aba5726 ↗
65. Wu · Sci. Adv. · 2018 · 4 · eaat438810.1126/sciadv.aat4388 ↗
66. Xu · Nano Lett. · 2021 · 21 · 198210.1021/acs.nanolett.0c04438 ↗
67. Lin · Angew. Chem., Int. Ed. · 2021 · 60 · 875010.1002/anie.202016260 ↗
68. Li · ACS Nano · 2014 · 8 · 1111810.1021/nn505029k ↗
69. Santiago · Nano Today · 2018 · 19 · 1110.1016/j.nantod.2018.01.001 ↗
70. Chen · Angew. Chem., Int. Ed. · 2018 · 57 · 811010.1002/anie.201803457 ↗
71. Huang · J. Phys. Chem. C · 2013 · 117 · 2159010.1021/jp4080288 ↗
72. John · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 97 · 25310710.1063/1.3529448 ↗
73. Wu · Adv. Funct. Mater. · 2015 · 25 · 388110.1002/adfm.201501050 ↗
74. Wang · Langmuir · 2006 · 22 · 1045110.1021/la0615950 ↗
75. Jang · Nano Lett. · 2015 · 15 · 482910.1021/acs.nanolett.5b01981 ↗
76. Liu · Chem. Commun. · 2009 · 26 · 387110.1039/b905981d ↗
77. Li · J. Am. Chem. Soc. · 2015 · 137 · 590310.1021/jacs.5b03207 ↗
78. Demello · Nature · 2006 · 442 · 39410.1038/nature05062 ↗
79. Sanchez · J. Am. Chem. Soc. · 2011 · 133 · 70110.1021/ja109627w ↗
80. Keller · Angew. Chem., Int. Ed. · 2018 · 57 · 981410.1002/anie.201805661 ↗
81. Wang · Nano Today · 2013 · 8 · 53110.1016/j.nantod.2013.08.009 ↗
82. Ismagilov · Angew. Chem., Int. Ed. · 2002 · 41 · 65210.1002/1521-3773(20020215)41:4<652::AID-ANIE652>3.0.CO;2-U ↗
83. María Hormigos · Angew. Chem., Int. Ed. · 2019 · 58 · 312810.1002/anie.201811050 ↗
84. Gao · Nanoscale · 2013 · 5 · 469610.1039/c3nr01458d ↗
85. Mou · Angew. Chem., Int. Ed. · 2013 · 52 · 720810.1002/anie.201300913 ↗
86. Jiang · ACS Nano · 2020 · 14 · 49810.1021/acsnano.9b06408 ↗
87. de Avila · Nat. Commun. · 2017 · 8 · 129910.1038/s41467-017-01616-y ↗
88. Gao · Small · 2012 · 9 · 46710.1002/smll.201201864 ↗
89. Li · Angew. Chem., Int. Ed. · 2017 · 56 · 215610.1002/anie.201611774 ↗
90. Schattling · Chem. Mater. · 2015 · 27 · 741210.1021/acs.chemmater.5b03303 ↗
91. Zhou · Langmuir · 2018 · 34 · 328910.1021/acs.langmuir.7b04301 ↗
92. Xu · Adv. Funct. Mater. · 2019 · 29 · 180772710.1002/adfm.201807727 ↗
93. Dai · Adv. Funct. Mater. · 2021 · 31 · 210620410.1002/adfm.202106204 ↗
94. Dai · Nat. Nanotechnol. · 2016 · 11 · 108710.1038/nnano.2016.187 ↗
95. Zhan · Nat. Commun. · 2019 · 10 · 392110.1038/s41467-019-11907-1 ↗
96. Ji · Angew. Chem., Int. Ed. · 2019 · 58 · 418410.1002/anie.201812860 ↗
97. Ebbens · Langmuir · 2011 · 27 · 1229310.1021/la2033127 ↗
98. Yang · Langmuir · 2016 · 32 · 558010.1021/acs.langmuir.6b01214 ↗
99. Pavlick · Angew. Chem., Int. Ed. · 2011 · 50 · 937410.1002/anie.201103565 ↗
100. Ibele · ACS Nano · 2010 · 4 · 484510.1021/nn101289p ↗