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). Teos julkaistiin 17. heinäkuuta otsikolla "Light-triggered multi-joint microactuator, made by two-in-one femtosecond laser writing" Nature Communicationsissa.
Femtosekuntilaser kaksi yhdessä -käsittelystrategia sisältää epäsymmetrisen kahden fotonin polymeroinnin käytön hydrogeeliliitosten rakentamiseen ja hopeananohiukkasten (Ag NP:t) laserpelkistyskerrostuksen liitosten paikallisille alueille. Tässä tapauksessa epäsymmetrinen fotopolymerointi luo anisotropian silloitustiheyteen hydrogeelimikroliitoksen paikallisella alueella, mikä lopulta mahdollistaa suunnassa ja kulmassa säädettävät taivutusmuodonmuutokset. In situ -laserpelkistyspinnoitus mahdollistaa hopeananohiukkasten tarkan käsittelyn hydrogeeliliitoksissa, joilla on voimakas fototerminen konversiovaikutus, mikä mahdollistaa moninivelisten mikrokoneiden tilanvaihdon erinomaisen erittäin lyhyen vasteajan (30 ms) ja erittäin alhaisen vasteajan. ajovoima (<10 mW).
Tyypillisenä esimerkkinä kahdeksan mikroniveltä integroitiin humanoidimikrokoneeseen. Myöhemmin spatiaalista valon modulaatiotekniikkaa hyödynnetään monifokaalisen säteen aikaansaamiseksi 3D-avaruudessa, mikä puolestaan stimuloi tarkasti jokaista mikroniveltä. Useiden liitosten välinen synergistinen muodonmuutos saa humanoidimikrokoneen suorittamaan useita uudelleenkonfiguroitavia muodonmuutostiloja. Lopulta "tanssiva mikrorobotti" toteutetaan mikrometrimittakaavassa.
Lopuksi, konseptin todisteena, suunnittelemalla mikronivelten jakautumis- ja muodonmuutossuunnat, kaksinivelinen mikromanipulaattori voi kerätä useita mikrohiukkasia sekä isotrooppisiin että anisotrooppisiin suuntiin. Yhteenvetona voidaan todeta, että femtosekuntilaserin kaksi-yhdessä-käsittelystrategia voi rakentaa muotoaan muuttavia mikroliitoksia eri 3D-mikrorakenteiden paikallisille alueille ja toteuttaa useita uudelleenkonfiguroitavia muodonmuutostiloja. Tulevaisuudessa mikromanipulaattorit, joissa on useita muodonmuutostiloja, tarjoavat laajat sovellusmahdollisuudet mikrotavaroiden keräämisessä, mikrofluidikäsittelyssä ja solumanipulaatiossa.
