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). यह काम 17 जुलाई को नेचर कम्युनिकेशंस में "टू-इन-वन फेमटोसेकंड लेजर राइटिंग द्वारा निर्मित लाइट-ट्रिगर मल्टी-जॉइंट माइक्रोएक्चुएटर" शीर्षक के तहत प्रकाशित किया गया था।
फेमटोसेकंड लेजर टू-इन-वन प्रसंस्करण रणनीति में हाइड्रोजेल जोड़ों के निर्माण के लिए असममित दो-फोटॉन पोलीमराइजेशन का उपयोग और जोड़ों के स्थानीय क्षेत्रों में सिल्वर नैनोकणों (एजी एनपी) के लेजर कमी जमाव का उपयोग शामिल है। इस मामले में, असममित फोटोपॉलीमराइजेशन हाइड्रोजेल माइक्रो-संयुक्त के स्थानीय क्षेत्र में क्रॉसलिंक घनत्व में अनिसोट्रॉपी बनाता है, जो अंततः दिशात्मक और कोणीय रूप से नियंत्रणीय झुकने वाले विरूपण की अनुमति देता है। सीटू लेजर रिडक्शन डिपोजिशन में हाइड्रोजेल जोड़ों पर सिल्वर नैनोकणों के सटीक प्रसंस्करण की अनुमति मिलती है, जिसमें एक मजबूत फोटोथर्मल रूपांतरण प्रभाव होता है, जो मल्टी-जॉइंट माइक्रोमैचिन के मोड स्विचिंग को अल्ट्रा-शॉर्ट रिस्पॉन्स टाइम (30 एमएस) और अल्ट्रा-लो की उत्कृष्ट विशेषताओं को प्रदर्शित करने में सक्षम बनाता है। चलाने की शक्ति (<10 mW).
एक विशिष्ट उदाहरण के रूप में, आठ सूक्ष्म-जोड़ों को एक ह्यूमनॉइड माइक्रोमशीन पर एकीकृत किया गया था। इसके बाद, 3डी स्पेस में मल्टीफोकल बीम प्राप्त करने के लिए एक स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलेशन तकनीक का उपयोग किया जाता है, जो बदले में प्रत्येक माइक्रोजॉइंट को सटीक रूप से उत्तेजित करता है। कई जोड़ों के बीच सहक्रियात्मक विरूपण ह्यूमनॉइड माइक्रोमशीन को कई पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विरूपण मोड को पूरा करने के लिए प्रेरित करता है। अंततः, माइक्रोमीटर पैमाने पर एक "डांसिंग माइक्रोरोबोट" का एहसास होता है।
अंत में, अवधारणा के प्रमाण के रूप में, सूक्ष्म-जोड़ों के वितरण और विरूपण दिशा को डिजाइन करके, दो-संयुक्त माइक्रोमैनिपुलेटर आइसोट्रोपिक और अनिसोट्रोपिक दोनों दिशाओं में कई सूक्ष्म कणों को एकत्र कर सकता है। निष्कर्ष में, फेमटोसेकंड लेजर टू-इन-वन प्रोसेसिंग रणनीति विभिन्न 3डी माइक्रोस्ट्रक्चर के स्थानीय क्षेत्रों में विकृत सूक्ष्म-जोड़ों का निर्माण कर सकती है और कई पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विरूपण मोड का एहसास कर सकती है। भविष्य में, कई विरूपण मोड वाले माइक्रोमैनिपुलेटर्स माइक्रोगुड्स संग्रह, माइक्रोफ्लुइडिक हेरफेर और सेल हेरफेर में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं दिखाएंगे।
