上海大学力学与工程科学学院博士研究生陈阳等人提出了一种在二维材料表面驱动纳尺度物体的可控方法——波动驱动（Fluctuotaxis），相关成果发表在PNAS（DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2220500120）上。陈阳为第一作者，张田忠教授为通讯作者，南京航空航天大学郭万林教授、南洋理工大学高华健教授参与合作。
在固体表面驱动纳米物体或分子产生定向运动具有重要意义。近年来，科学家陆续提出了多种纳尺度驱动方式，包括内禀方式和外场方式。内禀驱动方式通过在固体表面构建某种梯度（如材料梯度、刚度梯度、曲率梯度等）使吸附在其表面的纳米物体感受到范德华能梯度引发定向运动。但是内禀驱动只能提供固定的、不可调控的驱动力。外场驱动方式（如电场、磁场、声场、温度场等）虽然能够提供可控的驱动力，但是需要被驱动物体能够感受外场，同时在较强的外场作用下被驱动物体可能遭到破坏。一个典型的例子是金属颗粒在温度场驱动过程中经常发生融化现象。迄今为止，通过可控的方式在固体表面驱动任意性质或形态的纳米物体仍然面临挑战。
陈阳等人通过分子动力学模拟表明，在二维材料基底上施加机械振动，其产生的机械波可驱动吸附在基底上的纳米物体（如纳米颗粒，生物分子等）产生定向运动，并命名该现象为波动驱动（Fluctuotaxis）。波动驱动的内在物理机制是被驱动物体前后方的基底波动存在差异。这一差异导致被驱动物体感受到局部的范德华势能梯度，从而驱动该物体沿远离振源的方向运动。特别重要的是，波动驱动可用于驱动固体纳米颗粒，也可用于驱动纳米液滴；可用于驱动有机分子，也可用于驱动无机微粒，具有广阔的应用场景。同时，在一定的波动能范围内，驱动力与波动频率和波幅的二次方成正比，具有很好的可控性。
张田忠教授课题组长期从事纳米驱动器件的基本原理研究，此前曾提出过多米诺驱动、刚度梯度驱动、空间梯度驱动、弯曲梯度驱动，等一系列纳尺度驱动原理。工作得到国家自然科学基金委重点项目以及上海市力学信息学前沿科学基地、上海市能源工程力学重点实验室支持。
