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). Darbas buvo paskelbtas liepos 17 d. „Nature Communications“ pavadinimu „Šviesos paleidžiama kelių jungčių mikropavara, pagaminta du viename femtosekundiniu lazeriu“.
Femtosekundinio lazerio „du viename“ apdorojimo strategija apima asimetrinės dviejų fotonų polimerizacijos naudojimą hidrogelio jungtims sukurti ir sidabro nanodalelių (Ag NP) nusodinimą lazeriu lokalizuotose jungčių srityse. Šiuo atveju asimetrinė fotopolimerizacija sukuria anizotropiją kryžminio ryšio tankyje hidrogelio mikro jungties vietiniame regione, o tai galiausiai leidžia kryptingai ir kampu valdyti lenkimo deformacijas. In situ redukcinis nusodinimas lazeriu leidžia tiksliai apdoroti sidabro nanodaleles ant hidrogelio jungčių, kurios turi stiprų fototerminį konversijos efektą, leidžiantį perjungti kelių jungčių mikromašinų režimą, kad pasižymėtų puikiomis itin trumpo atsako laiko (30 ms) ir itin žemo veikimo charakteristikomis. varomoji galia (<10 mW).
Kaip tipiškas pavyzdys, aštuonios mikro jungtys buvo integruotos į humanoidinę mikromašiną. Vėliau naudojama erdvinė šviesos moduliavimo technika, siekiant pasiekti daugiažidinį spindulį 3D erdvėje, o tai savo ruožtu tiksliai stimuliuoja kiekvieną mikrosąnarį. Sinergetinė deformacija tarp kelių jungčių skatina humanoidinę mikromašiną atlikti kelis perkonfigūruojamus deformacijos režimus. Galiausiai mikrometro skalėje realizuojamas „šokantis mikrorobotas“.
Galiausiai, kaip koncepcijos įrodymą, projektuojant mikro jungčių pasiskirstymo ir deformacijos kryptį, dviejų jungčių mikromanipuliatorius gali surinkti kelias mikrodaleles tiek izotropine, tiek anizotropine kryptimis. Apibendrinant galima pasakyti, kad naudojant femtosekundinę lazerio du viename apdorojimo strategiją galima sukonstruoti deformuojamus mikrojungtis įvairių 3D mikrostruktūrų vietiniuose regionuose ir realizuoti kelis perkonfigūruojamus deformacijos režimus. Ateityje mikromanipuliatoriai su keliais deformacijos režimais parodys plačias pritaikymo galimybes mikroprekių rinkimo, mikrofluidinio manipuliavimo ir ląstelių manipuliavimo srityse.
