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). Работата беше публикувана на 17 юли под заглавието „Светлинно задействан многоставен микроактуатор, произведен от фемтосекундно лазерно писане две в едно“ в Nature Communications.
Фемтосекундната лазерна стратегия за обработка две в едно включва използването на асиметрична двуфотонна полимеризация за конструиране на хидрогелни съединения и лазерно редукционно отлагане на сребърни наночастици (Ag NPs) в локализирани области на ставите. В този случай асиметричната фотополимеризация създава анизотропия в плътността на омрежването в локалната област на микро-фугата на хидрогела, което в крайна сметка позволява насочени и ъглово контролируеми деформации на огъване. Нанасянето на лазерна редукция in situ позволява прецизна обработка на сребърни наночастици върху хидрогелни съединения, които имат силен фототермичен ефект на преобразуване, позволявайки превключването на режима на многоставни микромашини да показва отлични характеристики на ултра-късо време за реакция (30 ms) и ултраниско задвижваща мощност (<10 mW).
Като типичен пример, осем микростави бяха интегрирани в хуманоидна микромашина. Впоследствие се използва техника за пространствена светлинна модулация за постигане на мултифокален лъч в 3D пространство, което от своя страна прецизно стимулира всяка микроставка. Синергичната деформация между множество стави задвижва хуманоидната микромашина да постигне множество реконфигурируеми режими на деформация. В крайна сметка се реализира "танцуващ микроробот" в микрометърна скала.
И накрая, като доказателство за концепцията, чрез проектиране на разпределението и посоката на деформация на микроставите, двуставният микроманипулатор може да събира множество микрочастици както в изотропна, така и в анизотропна посока. В заключение, фемтосекундната лазерна стратегия за обработка две в едно може да конструира деформируеми микро-фуги в локалните области на различни 3D микроструктури и да реализира множество реконфигурируеми режими на деформация. В бъдеще микроманипулаторите с множество режими на деформация ще покажат широки перспективи за приложение в събирането на микростоки, микрофлуидната манипулация и клетъчната манипулация.
