近日，來自荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的荷蘭皇家科學(xué)院院士Dirk J. Broer教授課題組和美國肯特州立大學(xué)的Robin L. B. Selinger教授課題組合作，通過對偶氮苯衍生物進行修飾，得到了順式到反式熱弛豫過程較快的衍生物，摻雜形成的高分子薄膜可以在紫外光作用下產(chǎn)生連續(xù)、定向的宏觀爬行運動。

不同形狀的紫外響應(yīng)材料運動情況

科研人員將薄膜一端固定，用紫外光照射另一端，發(fā)現(xiàn)含有A6MA薄膜在紫外光照射后會彎曲，但是關(guān)掉紫外光后，該薄膜很難恢復(fù)；而含有分子I或II的薄膜隨著光照開關(guān)會立刻發(fā)生彎曲和恢復(fù)。

這是令人意外的地方，因為常溫下這兩個分子的恢復(fù)時間應(yīng)該遠大于實驗中觀察到的時間，作者認(rèn)為這可能是由于紫外光照導(dǎo)致薄膜局部溫度升高，從而縮短了分子的弛豫時間，事實上，通過檢測發(fā)現(xiàn)薄膜的溫度可以在照射過程中升高至85 ℃，這個溫度下，分子I和II的弛豫時間分別降低至低于2秒和1秒。當(dāng)作者用紫外光間斷照射薄膜時，一只人造高分子“毛毛蟲”出現(xiàn)了。

摻雜不同分子的薄膜紫外光響應(yīng)情況

當(dāng)薄膜兩端都固定在基底上并用紫外進行照射時，薄膜會產(chǎn)生一種蛇形的連續(xù)波，同時這種波的頻率和方向與薄膜接受光照的面的偶氮苯衍生物排列有關(guān)——當(dāng)平行面接受光照時，波向著光照方向運動，波動頻率高達2.5 s-1；當(dāng)垂直面接受光照時，波逆著光照方向運動，波動頻率僅為0.8 s-1。具體原因如下：光照時平行排列的分子導(dǎo)致薄膜沿長度方向劇烈收縮，因此光照部位向下彎曲；垂直排列的分子使薄膜沿厚度方向劇烈收縮。

由于形變導(dǎo)致的自遮蔽效應(yīng)使得不同部位交替接受光照，從而產(chǎn)生了連續(xù)的波動。同時，光照的角度以及強度都影響著波動的頻率。此外，與前期作者的猜想一致的是，光照的部位溫度顯著升高，薄膜的各處的溫度變化與波動完美吻合。

為了進一步研究薄膜產(chǎn)生波動及決定波動速度、方向的機理，作者采用有限元彈性動力學(xué)分析研究了薄膜在光照下的波動情況，模擬結(jié)果表明光誘導(dǎo)的振蕩、自遮蔽效應(yīng)和力學(xué)限制足以產(chǎn)生實驗中觀察到的連續(xù)波動。