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). A mű július 17-én jelent meg a Nature Communications-ben "Fénykioldó többcsuklós mikroaktor, amelyet két az egyben femtoszekundumos lézerírással gyártottak" címmel.
A femtoszekundumos lézeres kettő az egyben feldolgozási stratégia magában foglalja az aszimmetrikus kétfoton polimerizáció használatát a hidrogél illesztések létrehozására és az ezüst nanorészecskék (Ag NP) lézeres redukciós lerakódását az ízületek lokalizált régióiban. Ebben az esetben az aszimmetrikus fotopolimerizáció anizotrópiát hoz létre a keresztkötési sűrűségben a hidrogél mikrokötés lokális régiójában, ami végső soron irány- és szögirányban szabályozható hajlítási deformációkat tesz lehetővé. Az in situ lézeres redukciós leválasztás lehetővé teszi az ezüst nanorészecskék precíz feldolgozását a hidrogél illesztéseken, amelyek erős fototermikus konverziós hatással rendelkeznek, lehetővé téve a többcsuklós mikrogépek üzemmódváltását, hogy rendkívül rövid válaszidőt (30 ms) és ultra alacsony reakcióidőt biztosítsanak. hajtóerő (<10 mW).
Tipikus példaként nyolc mikrocsuklót integráltak egy humanoid mikrogépbe. Ezt követően egy térbeli fénymodulációs technikát alkalmaznak a többfokális sugár eléréséhez a 3D térben, amely viszont pontosan stimulálja az egyes mikroízületeket. A több ízület közötti szinergikus deformáció arra készteti a humanoid mikrogépet, hogy több újrakonfigurálható deformációs módot hajtson végre. Végül egy "táncoló mikrorobot" valósul meg a mikrométeres skálán.
Végül a koncepció bizonyítékaként a mikrocsuklók eloszlásának és alakváltozási irányának megtervezésével a kétcsuklós mikromanipulátor többféle mikrorészecskét tud összegyűjteni izotróp és anizotróp irányban egyaránt. Összefoglalva, a femtoszekundumos lézeres kettő az egyben feldolgozási stratégia deformálható mikrocsuklókat hozhat létre a különböző 3D mikrostruktúrák helyi régióiban, és több újrakonfigurálható deformációs módot valósíthat meg. A jövőben a többféle deformációs móddal rendelkező mikromanipulátorok széles körű alkalmazási lehetőségeket fognak mutatni a mikroáruk gyűjtésében, a mikrofluidikus manipulációban és a sejtmanipulációban.
