Yeni Araştırma, Çok Eklemli Mikromakinelerin Femtosaniye Lazer İşlemesini Gerçekleştiriyor

Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nin (USTC) Mikro ve Nano Mühendislik Laboratuvarı'nda profesör olan Wu Dong'un ekibi, çoklu materyallerin yazılışında femtosaniye lazerin 2-yazılı{-1 bir işleme stratejisini önerdi. sıcaklığa duyarlı hidrojeller ve metal nanopartiküllerden oluşan mikro-mekanik eklemler ürettiler ve ardından çoklu deformasyon modlarına sahip çok eklemli insansı mikro makineler geliştirdiler (>10). İlgili araştırma sonuçları Nature Communications'da yayınlandı.
Son yıllarda, femtosaniye lazer iki fotonlu polimerizasyon teknolojisi, nanometre hassasiyetinde gerçek bir üç boyutlu işleme yöntemi olarak çeşitli işlevlere sahip mikro yapıları üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu mikro yapılar, mikro ve nano optik, mikro sensörler ve mikro makine sistemleri alanlarında umut verici uygulamalar göstermektedir. Bununla birlikte, femtosaniye lazerlerle kompozit çoklu malzeme işlemeyi gerçekleştirmek ve çoklu modalitelere sahip mikro-nano-makineler oluşturmak hala zordur.
Femtosaniye lazer ikisi bir arada işleme stratejileri, asimetrik iki fotonlu polimerizasyon kullanılarak hidrojel eklemlerin yapımını ve eklemlerin lokalize bölgelerinde gümüş nanopartiküllerin lazerle indirgenerek biriktirilmesini içerir. Özellikle asimetrik fotopolimerizasyon, hidrojel mikro ekleminin yerel bölgesindeki çapraz bağ yoğunluğunda anizotropi yaratır ve bu da sonuçta yönsel ve açısal olarak kontrol edilebilir bükülme deformasyonlarına izin verir. Yerinde lazer indirgeyici biriktirme, gümüş nanopartiküllerin hidrojel eklemleri üzerinde hassas şekilde işlenmesine olanak tanır. Bu gümüş nanopartiküller, çok eklemli mikromakinelerin mod değiştirmesinin ultra kısa tepki süresi (30 ms) ve ultra düşük sürüş gücü sergilemesini sağlayan güçlü bir fototermal dönüşüm etkisine sahiptir.<10 mW).
Tipik bir örnek olarak, insansı bir mikro makineye sekiz mikro eklem entegre edildi. Araştırmacılar daha sonra 3 boyutlu alanda çok odaklı bir ışın elde etmek için uzaysal ışık modülasyonunu kullandılar ve bu da her bir mikro eklemi hassas bir şekilde uyardı. Çoklu eklemler arasındaki sinerjistik deformasyon, insansı mikromakinenin çoklu yeniden yapılandırılabilir deformasyon modlarını gerçekleştirmesine neden oldu. Sonuçta insansı mikromakine mikrometre ölçeğinde "dans ediyor".
Kavram kanıtında, mikro bağlantıların dağıtım ve deformasyon yönünü tasarlayarak, iki eklemli mikro manipülatör aynı ve farklı yönlerde birden fazla mikro parçacığı toplayabilir. Özetle, femtosaniye lazer ikisi bir arada işleme stratejisi, çeşitli 3D mikro yapıların yerel bölgesinde deforme olabilen mikro eklemler oluşturarak çoklu yeniden yapılandırılabilir deformasyon modlarını gerçekleştirebilir.
Araştırmacılara göre, çoklu deformasyon modlarına sahip mikromanipülatörler, mikroürünlerin toplanması, mikroakışkan manipülasyonu ve hücre manipülasyonunda umut verici uygulamalar gösterecek.