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). Kerja itu diterbitkan pada 17 Julai di bawah tajuk "Mikroaktuator berbilang sendi tercetus cahaya yang direka oleh tulisan laser femtosaat dua dalam satu" dalam Nature Communications.
Strategi pemprosesan dua dalam satu laser femtosecond termasuk penggunaan pempolimeran dua foton asimetri untuk membina sambungan hidrogel dan pemendapan pengurangan laser nanozarah perak (Ag NPs) di kawasan setempat sendi. Dalam kes ini, fotopolimerisasi asimetri mencipta anisotropi dalam ketumpatan pautan silang di kawasan tempatan sambungan mikro hidrogel, yang akhirnya membolehkan ubah bentuk lenturan yang boleh dikawal secara arah dan sudut. Pemendapan pengurangan laser in situ membolehkan pemprosesan tepat nanopartikel perak pada sambungan hidrogel, yang mempunyai kesan penukaran fototerma yang kuat, membolehkan penukaran mod mesin mikro berbilang sendi mempamerkan ciri-ciri cemerlang masa tindak balas ultra-pendek (30 ms) dan ultra-rendah kuasa memandu (<10 mW).
Sebagai contoh biasa, lapan sambungan mikro telah disepadukan pada mesin mikro humanoid. Selepas itu, teknik modulasi cahaya spatial digunakan untuk mencapai rasuk multifokal dalam ruang 3D, yang seterusnya merangsang setiap sambungan mikro dengan tepat. Ubah bentuk sinergistik antara berbilang sendi memacu mesin mikro humanoid untuk mencapai berbilang mod ubah bentuk yang boleh dikonfigurasikan semula. Akhirnya, "mikrobot menari" direalisasikan pada skala mikrometer.
Akhir sekali, sebagai bukti-konsep, dengan mereka bentuk arah pengedaran dan ubah bentuk sendi mikro, mikromanipulator dua sendi boleh mengumpul pelbagai zarah mikro dalam kedua-dua arah isotropik dan anisotropik. Kesimpulannya, strategi pemprosesan dua dalam satu laser femtosecond boleh membina sendi mikro boleh ubah bentuk di kawasan tempatan pelbagai struktur mikro 3D dan merealisasikan pelbagai mod ubah bentuk yang boleh dikonfigurasikan semula. Pada masa hadapan, mikromanipulator dengan pelbagai mod ubah bentuk akan menunjukkan prospek aplikasi yang luas dalam koleksi mikrobarang, manipulasi mikrobendalir dan manipulasi sel.
