英文原题：In Situ Reprogrammable Magnetic Microrobots
通讯作者：崔继斋、陈相仲（复旦大学）
作者：Guohonghao Zeng, Hemin Pan, Maxim A. Kurochkin, Yang Zong, Songyu Xiong, Jinbo Yang, Minjie Xi, Yu Mei, Yongfeng Mei, Xiang-zhong Chen*, Jizhai Cui*
微纳机器人能够在外场操控下自由运动并执行任务，在生物医学、环境监测等领域展现出巨大的应用潜力。在众多驱动方式中，磁驱动微纳机器人凭借其精确、非接触、远程三维操控的优势，引起了科研人员的广泛兴趣。然而，传统的磁驱动微纳机器人一旦完成制造，其变形行为便被固定，难以适应动态变化的环境。如何赋予微型机器人“随机应变”的能力，成为该领域亟待解决的关键问题。
近日，复旦大学崔继斋研究团队报道了一种基于镍纳米线磁矫顽力差异的可原位重编程磁性微纳机器人体系。该平台通过控制脉冲磁场，对嵌入在SU-8基板中的不同直径的镍纳米线进行选择性磁化，从而使微纳机器人能够切换到全新的变形模式。这项研究为复杂动态环境下的自适应微纳机器人系统提供了一种通用且高效的操控方法，有望在生物医学场景中等领域得到广泛应用。
磁矫顽力编码，实现快速重编程
该研究的核心在于充分利用镍纳米线的磁各向异性。镍纳米线作为一维铁磁结构，在轴向和径向上表现出不同的磁行为。更重要的是，其沿长轴方向的矫顽力与直径相关——较细的纳米线表现出较高的矫顽力。研究团队巧妙地将两种不同直径（200 nm和70 nm）的镍纳米线嵌入到SU-8基板中，并进一步通过控制脉冲磁场，实现选择性磁化。
图1. 微纳机器人原位可重编程磁化原理图
多种变形模式切换，展现强大适应性
为了进一步展示该重编程方法的通用性和变形运动模式的多样性，研究团队还制造了一种由四个磁性面板组成的条状微纳机器人。通过控制磁场，该机器人可以呈现两种不同的磁配置：所有面板的磁化方向沿平行方向排列的均匀磁化状态，以及相邻面板具有反平行磁化的交替磁化状态。在不同的磁场驱动下，该机器人能够实现六种不同的变形和运动模式，极大地扩展了微纳机器人系统的功能范围。
图2. 具有初始磁化状态为均匀方向和交替方向状态的四个面板的微纳机器人的示意图以及它们分别对平面内旋转磁场、平面外旋转磁场和振荡磁场的响应。
总结与展望
该研究提出的基于磁矫顽力差异的可原位重编程磁性微纳机器人平台，为微纳机器人的发展带来了新的可能性。与传统的微纳机器人相比，该平台具有以下优势：（1）能够在部署后修改微纳机器人的磁化状态，从而实现动态适应性；（2）基于纯磁场机制，无需热或其他能量输入，实现变形方式的快速切换；（3）基于可扩展的紫外光刻工艺，能够批量制造，并具有高度的几何设计灵活性。
总而言之，这项研究为磁驱动微纳机器人的发展提供了一种新的思路，有望推动微纳机器人在复杂生物医学场景下领域得到应用。
该成果发表于ACS Materials Letters 期刊。本论文第一作者为复旦大学智慧纳米机器人与纳米系统国际研究院曾国鸿灏硕士生与盘何旻博士后，复旦大学智慧纳米机器人与纳米系统国际研究院崔继斋青年研究员与陈相仲青年研究员为论文的通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委等项目的资助和支持。
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In Situ Reprogrammable Magnetic Microrobots
Guohonghao Zeng, Hemin Pan, Maxim A. Kurochkin, Yang Zong, Songyu Xiong, Jinbo Yang, Minjie Xi, Yu Mei, Yongfeng Mei, Xiang-zhong Chen*, Jizhai Cui*
ACS Materials Lett. 2025, 7, 12, 3943–3951
https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.5c01084
Published November 7, 2025
Copyright © 2025 American Chemical Society
研究团队招聘信息
崔继斋，复旦大学智慧纳米机器人与纳米系统国际研究院青年研究员，国家海外优青。代表性成果以第一/通讯作者发表于Nature、Nat. Commun.、PNAS、Adv. Mater.等杂志，主持国家重点研发计划（青年科学家）等重点科研项目。因科研工作需要，该团队正面向海内外诚招博士后和科研助理，欢迎有意从事微纳米机器人、磁性微电子器件、超材料等研究的青年才俊加盟。Email: jzcui@fudan.edu.cn。
（本稿件来自ACS Publications）