化学等离子体振荡：一种化学机械能量转换器

摘要： 化学振荡与波属于非平衡系统，它们通过持续输入反应物能量（类似生命系统）维持稳态。这类振荡现象大多已在理论和基础层面得到研究，但如何模拟生物系统的能量耦合机制仍是未解之谜。本研究基于金纳米粒子（Au NPs）和温敏/pH响应聚合物开发出化学机械能转换器（CoMET），能将捕获的化学能转化为可通过消光光谱检测的机械振荡。结果表明：以化学等离子体振荡为特征的金纳米粒子机械运动完全遵循pH振荡规律，且可通过调节温度与还原剂注入速率进行控制。研究发现，氧化还原电位的能量输入最终引发金纳米粒子的集体聚集/解聚，这是化学等离子体振荡的主要驱动力。该CoMET的能量效率（约34%）与力产生值（约28皮牛）超越多数生物化学机械系统，为纳米力学与纳米机器供能提供了新途径。