本书的英文原版出版于2013年，作者是美国加州大学圣地亚哥分校的知名学者JosephWang教授。本书共7章，第1章讲述纳米尺度运动的基本特征及挑战，第2章讨论生物纳米机器，第3章概述分子和DNA机器，第4章讨论利用化学催化驱动的纳米机器，第5章讨论无需燃料驱动的纳米机器，第6章介绍微纳米机器在不同领域的潜在应用，包括药物输送、样品分离、环境监测等，最后第7章讨论本领域未来的发展前景、机遇和挑战。
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目录
第1章 基础知识：小尺度下的驱动 1
1.1 引言 1
1.2 纳米机器的发展史 3
1.3 纳米尺度驱动的挑战 4
1.4 低雷诺数流体力学 7
参考文献 9
第2章 自然界纳米游体的运动 14
2.1 引言 14
2.2 化学驱动的马达蛋白 15
2.2.1 生物马达：细胞中的活性主力 15
2.2.2 蛋白马达的工作基本原理 16
2.2.3 驱动蛋白 18
2.2.4 肌球蛋白 19
2.2.5 动力蛋白 22
2.2.6 微芯片器件中基于生物马达的主动纳米尺度输运 22
2.3 旋转生物马达 25
2.4 游动的微生物 27
2.4.1 细菌鞭毛-大肠杆菌 28
2.4.2 精子的运动 29
2.4.3 纤毛驱动的草履虫游动 30
2.4.4 细菌的输运与致动 31
参考文献 32
第3章 分子机器 38
3.1 应激响应型轮烷、类轮烷以及索烃纳米机器人 39
3.2 分子旋转马达 446
3.3 基于顺反异构化的光驱动分子机器 48
3.3.1 偶氮苯类纳米机器 48
3.4 纳米汽车 50
3.5 DNA 纳米机器 52
3.5.1 酶辅助 DNA 自主纳米机器 56
3.5.2 DNA 蜘蛛 57
3.5.3 pH 和光引发的可开关 DNA 机器 58
参考文献 59
第4章 化学自驱动装置 66
4.1 自驱动催化纳米线马达 68
4.1.1 催化纳米线马达的运动机理 72
4.1.2 催化纳米线马达的磁导向运动 73
4.2 催化微管马达 74
4.2.1 管状微引擎的气泡推进机理 76
4.2.2 管状微引擎的制备 78
4.3 具有催化活性的 Janus 微粒：球形马达 81
4.3.1 催化 Janus 颗粒马达的制备 81
4.3.2 催化 Janus 球形马达的推进机理 84
4.4 化学驱动微纳马达的运动控制 86
4.4.1 热控纳米马达 87
4.4.2 催化马达的光控制 88
4.4.3 催化马达的电控制 88
4.5 为化学驱动的微/纳米马达寻找替代燃料 89
4.6 集体行为: 集群与趋化性 91
4.6.1 微粒的触发自组装 91
4.6.2 趋化性: 沿浓度梯度运动 93
4.7 生物催化驱动 95
4.8 化学物质非对称释放引发的运动 98
4.9 聚合诱导反应引发的运动 99
参考文献 99
第5章 外场驱动的无需燃料纳米马达 108
5.1 磁驱动的纳米马达 108
5.1.1 螺旋状磁驱马达 109
5.1.2 柔性磁驱马达 113
5.1.3 表面行走型磁驱马达 114
5.1.4 磁致动的人造纤毛阵列 116
5.2 电驱动的纳米马达 116
5.2.1 微型二极管马达 116
5.2.2 双极电化学驱动的微米马达 117
5.3 超声驱动微米马达 119
5.4 光驱动微米马达 120
5.5 混合动力纳米马达 121
参考文献 122
第6章 微纳米马达的应用 126
6.1 货物牵引：药物运输 126
6.1.1 货物装载策略 126
6.1.2 货物释放方法 129
6.1.3 药物递送：实现《神奇旅程》的愿景 131
6.2 生物传感和目标分离 132
6.2.1 基于生物马达的传感：“智能尘埃”设备 132
6.2.2 基于运动的信号传导 134
6.2.3 生物目标的分离：“游动-捕获-分离" 136
6.3 微芯片装置中人造马达的主动纳米尺度运输 139
6.4 基于纳米马达的表面图案化和自组装 141
6.5 利用微纳米马达进行环境监测与修复 142
参考文献 143
第7章 结论和展望 148
7.1 发展现状和未来机遇 148
7.1.1 微纳米马达在医学领域的未来发展 149
7.2 未来的挑战 150
7.3 总结 152
参考文献 153
词汇表 154
附录 部分代表性综述 163
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