journal article·2021-10

Materials and Schemes of Multimodal Reconfigurable Micro/Nanomachines and Robots: Review and Perspective

Hyungmok Joh, Donglei Emma Fan

Advanced Materials· Volume 33· Issue 39
Publisher page

Abstract

Abstract Mechanically programmable, reconfigurable micro/nanoscale materials that can dynamically change their mechanical properties or behaviors, or morph into distinct assemblies or swarms in response to stimuli have greatly piqued the interest of the science community due to their unprecedented potentials in both fundamental research and technological applications. To date, a variety of designs of hard and soft materials, as well as actuation schemes based on mechanisms including chemical reactions and magnetic, acoustic, optical, and electric stimuli, have been reported. Herein, state‐of‐the‐art micro/nanostructures and operation schemes for multimodal reconfigurable micro/nanomachines and swarms, as well as potential new materials and working principles, challenges, and future perspectives are discussed.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Micro and Nano Robotics · Advanced Materials and Mechanics · Modular Robots and Swarm Intelligence

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

Affiliations

Materials Science and Engineering Program The University of Texas at Austin Austin TX 78712 USA

Walker Department of Mechanical Engineering The University of Texas at Austin Austin TX 78712 USA

Funding

National Science Foundation · Welch Foundation

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1038/nature0535710.1038/nature05357 ↗
2. Feynman R. P. · Eng. Sci. · 1960 · 23 · 22
3. 10.1021/ja047697z10.1021/ja047697z ↗
4. 10.1039/b414896g10.1039/b414896g ↗
5. 10.1021/acs.nanolett.5b0310010.1021/acs.nanolett.5b03100 ↗
6. 10.1021/acsnano.6b0141510.1021/acsnano.6b01415 ↗
7. 10.1021/nn301312z10.1021/nn301312z ↗
8. 10.1002/adma.20180042910.1002/adma.201800429 ↗
9. 10.1021/acs.nanolett.7b0238310.1021/acs.nanolett.7b02383 ↗
10. 10.1063/1.307965510.1063/1.3079655 ↗
11. 10.1021/acsnano.5b0631110.1021/acsnano.5b06311 ↗
12. 10.1038/nnano.2016.18710.1038/nnano.2016.187 ↗
13. 10.1038/nmat184310.1038/nmat1843 ↗
14. 10.1038/nnano.2010.10410.1038/nnano.2010.104 ↗
15. 10.1038/ncomms463210.1038/ncomms4632 ↗
16. 10.1002/anie.20140609610.1002/anie.201406096 ↗
17. 10.1002/adfm.20170627210.1002/adfm.201706272 ↗
18. 10.1021/acs.accounts.8b0029110.1021/acs.accounts.8b00291 ↗
19. 10.1002/adfm.20170586710.1002/adfm.201705867 ↗
20. 10.1002/adom.20190037010.1002/adom.201900370 ↗
21. 10.1016/j.physrep.2012.03.00410.1016/j.physrep.2012.03.004 ↗
22. 10.1073/pnas.120928810910.1073/pnas.1209288109 ↗
23. 10.1038/nature1975510.1038/nature19755 ↗
24. 10.1073/pnas.181304711510.1073/pnas.1813047115 ↗
25. 10.1038/s41467-020-18347-210.1038/s41467-020-18347-2 ↗
26. 10.1364/OL.11.00028810.1364/OL.11.000288 ↗
27. 10.1016/j.nantod.2011.05.00310.1016/j.nantod.2011.05.003 ↗
28. 10.1038/nature0193510.1038/nature01935 ↗
29. 10.1016/S0030-4018(02)01524-910.1016/S0030-4018(02)01524-9 ↗
30. 10.1364/OPEX.12.00022010.1364/OPEX.12.000220 ↗
31. 10.1038/ncomms1331710.1038/ncomms13317 ↗
32. 10.1002/adfm.20100006310.1002/adfm.201000063 ↗
33. 10.1038/nmat452610.1038/nmat4526 ↗
34. 10.1021/nn502470v10.1021/nn502470v ↗
35. 10.1021/acs.nanolett.6b0195710.1021/acs.nanolett.6b01957 ↗
36. 10.1038/nnano.2015.25610.1038/nnano.2015.256 ↗
37. 10.1063/1.513591310.1063/1.5135913 ↗
38. 10.1038/s41467-020-15764-110.1038/s41467-020-15764-1 ↗
39. 10.1021/acsami.9b2234210.1021/acsami.9b22342 ↗
40. 10.1038/nmat469610.1038/nmat4696 ↗
41. 10.1016/S0092-8674(02)00749-310.1016/S0092-8674(02)00749-3 ↗
42. 10.1007/978-3-319-75596-0_1010.1007/978-3-319-75596-0_10 ↗
43. 10.1038/s41567-018-0227-410.1038/s41567-018-0227-4 ↗
44. 10.1038/s41467-020-15713-y10.1038/s41467-020-15713-y ↗
45. 10.1021/acsnano.9b0599610.1021/acsnano.9b05996 ↗
46. 10.1038/s41565-020-00825-910.1038/s41565-020-00825-9 ↗
47. 10.1002/adfm.20190860210.1002/adfm.201908602 ↗
48. 10.1038/s41467-018-05749-610.1038/s41467-018-05749-6 ↗
49. 10.1038/s41467-019-13576-610.1038/s41467-019-13576-6 ↗
50. 10.1021/acsnano.9b0213910.1021/acsnano.9b02139 ↗
51. 10.1126/scirobotics.aav800610.1126/scirobotics.aav8006 ↗
52. 10.1002/anie.20170815510.1002/anie.201708155 ↗
53. 10.1073/pnas.200725511710.1073/pnas.2007255117 ↗
54. 10.1021/acsnano.0c0146410.1021/acsnano.0c01464 ↗
55. 10.1021/acsami.7b1659510.1021/acsami.7b16595 ↗
56. 10.1021/acsanm.8b0215310.1021/acsanm.8b02153 ↗
57. 10.1002/advs.20180012210.1002/advs.201800122 ↗
58. 10.1021/ja511012v10.1021/ja511012v ↗
59. 10.1021/acsnano.7b0682410.1021/acsnano.7b06824 ↗
60. 10.1002/smll.20110021310.1002/smll.201100213 ↗
61. 10.1021/acs.nanolett.5b0194510.1021/acs.nanolett.5b01945 ↗
62. 10.1038/s42256-020-00275-x10.1038/s42256-020-00275-x ↗
63. 10.1021/acsnano.7b0610710.1021/acsnano.7b06107 ↗
64. 10.1002/anie.20180345710.1002/anie.201803457 ↗
65. 10.1039/C4CC09149C10.1039/C4CC09149C ↗
66. 10.1021/acs.chemmater.9b0487310.1021/acs.chemmater.9b04873 ↗
67. 10.1126/sciadv.aax308410.1126/sciadv.aax3084 ↗
68. 10.1038/s41563-019-0407-310.1038/s41563-019-0407-3 ↗
69. 10.1126/scirobotics.aaz951910.1126/scirobotics.aaz9519 ↗
70. 10.1126/scirobotics.abd281310.1126/scirobotics.abd2813 ↗
71. 10.1021/acsnano.9b0785110.1021/acsnano.9b07851 ↗
72. 10.1126/sciadv.aau098110.1126/sciadv.aau0981 ↗
73. 10.1038/s41467-019-13255-610.1038/s41467-019-13255-6 ↗
74. 10.1038/nmat456910.1038/nmat4569 ↗
75. 10.1088/0034-4885/72/9/09660110.1088/0034-4885/72/9/096601 ↗
76. 10.1146/annurev-control-060117-10494710.1146/annurev-control-060117-104947 ↗
77. 10.1038/s41578-018-0016-910.1038/s41578-018-0016-9 ↗
78. 10.1038/s41586-019-1713-210.1038/s41586-019-1713-2 ↗
79. 10.1038/nature2544310.1038/nature25443 ↗
80. 10.1016/j.matdes.2013.11.08410.1016/j.matdes.2013.11.084 ↗
81. 10.1021/acsami.0c1488210.1021/acsami.0c14882 ↗
82. 10.1016/j.compositesa.2017.04.02210.1016/j.compositesa.2017.04.022 ↗
83. 10.3390/ma1308185610.3390/ma13081856 ↗
84. 10.1088/1361-665X/ab3d5f10.1088/1361-665X/ab3d5f ↗
85. 10.3390/ma1214221610.3390/ma12142216 ↗
86. 10.1016/j.istruc.2020.05.05810.1016/j.istruc.2020.05.058 ↗
87. 10.1002/adma.20200066010.1002/adma.202000660 ↗
88. 10.1063/1.495989810.1063/1.4959898 ↗
89. 10.1080/23746149.2018.144635910.1080/23746149.2018.1446359 ↗
90. 10.1021/acs.langmuir.7b0115310.1021/acs.langmuir.7b01153 ↗
91. 10.1038/nature1618910.1038/nature16189 ↗
92. 10.1002/978047038632310.1002/9780470386323 ↗
93. 10.1103/PhysRev.185.102210.1103/PhysRev.185.1022 ↗
94. 10.1126/scirobotics.aar262910.1126/scirobotics.aar2629 ↗
95. 10.1126/sciadv.aaw795610.1126/sciadv.aaw7956 ↗
96. 10.1002/advs.20200246410.1002/advs.202002464 ↗
97. 10.1016/j.matdes.2018.09.00910.1016/j.matdes.2018.09.009 ↗
98. 10.1021/acsnano.0c1079710.1021/acsnano.0c10797 ↗
99. 10.1002/adma.20190158510.1002/adma.201901585 ↗
100. 10.1093/nsr/nwz21910.1093/nsr/nwz219 ↗