In recent years, femtosecond laser two-photon polymerization technology has been widely used as a true three-dimensional machining method with nanometer precision to fabricate a variety of functional microstructures, which show broad application prospects in the fields of micro- and nano-optics, micro-sensors and micro-machine systems. However, it is still challenging to utilize femtosecond lasers to realize composite multi-material processing and further construct micro-nano-machines with multi-modalities. In view of this, Prof. Wu Dong's team at the Micro and Nano Engineering Laboratory of the University of Science and Technology of China (USTC) proposed a femtosecond laser two-in-one writing multi-material processing strategy to fabricate micromachined joints composed of temperature-sensitive hydrogels and metal nanoparticles, and subsequently developed multi-jointed humanoid micromachines with multiple deformation modes (>10). Çalışma, Nature Communications'da "İkisi bir arada femtosaniye lazer yazısıyla üretilen ışıkla tetiklenen çok eklemli mikroaktüatör" başlığı altında 17 Temmuz'da yayınlandı.
Femtosaniye lazer ikisi bir arada işleme stratejisi, hidrojel eklemleri oluşturmak için asimetrik iki fotonlu polimerizasyonun kullanımını ve eklemlerin lokalize bölgelerinde gümüş nanopartiküllerin (Ag NP'ler) lazer indirgeme biriktirmesini içerir. Bu durumda, asimetrik fotopolimerizasyon, hidrojel mikro ekleminin yerel bölgesindeki çapraz bağ yoğunluğunda anizotropi yaratır ve bu da sonuçta yönlü ve açısal olarak kontrol edilebilir bükülme deformasyonlarına izin verir. Yerinde lazer indirgeme biriktirme, güçlü bir fototermal dönüşüm etkisine sahip olan hidrojel eklemler üzerinde gümüş nanoparçacıkların hassas bir şekilde işlenmesine izin verir ve çok eklemli mikro makinelerin mod değiştirmesinin ultra kısa tepki süresi (30 ms) ve ultra düşük mükemmel özellikler sergilemesini sağlar. sürüş gücü (<10 mW).
Tipik bir örnek olarak, insansı bir mikro makineye sekiz mikro eklem entegre edildi. Ardından, 3D alanda çok odaklı bir ışın elde etmek için bir uzamsal ışık modülasyonu tekniği kullanılır ve bu da her bir mikro eklemi tam olarak uyarır. Çoklu eklemler arasındaki sinerjik deformasyon, insansı mikro makineyi çoklu yeniden yapılandırılabilir deformasyon modlarını gerçekleştirmeye yönlendirir. Nihayetinde, mikrometre ölçeğinde bir "dans eden mikro robot" gerçekleştirilir.
Son olarak, bir kavram kanıtı olarak, mikro eklemlerin dağıtım ve deformasyon yönünü tasarlayarak, iki eklemli mikro manipülatör hem izotropik hem de anizotropik yönlerde birden fazla mikro partikül toplayabilir. Sonuç olarak, femtosaniye lazer ikisi bir arada işleme stratejisi, çeşitli 3B mikro yapıların yerel bölgelerinde deforme olabilen mikro eklemler oluşturabilir ve çoklu yeniden yapılandırılabilir deformasyon modlarını gerçekleştirebilir. Gelecekte, çoklu deformasyon modlarına sahip mikro manipülatörler, mikro ürün toplama, mikro akışkan manipülasyonu ve hücre manipülasyonunda geniş uygulama beklentileri gösterecektir.
