नए शोध से मल्टी-जॉइंट माइक्रोमैचिन्स के फेमटोसेकंड लेजर प्रसंस्करण का एहसास हुआ

चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी) के माइक्रो और नैनो इंजीनियरिंग प्रयोगशाला के प्रोफेसर वू डोंग की टीम ने बहु-सामग्रियों के लेखन के लिए फेमटोसेकंड लेजर की प्रसंस्करण रणनीति का प्रस्ताव रखा। तापमान-संवेदनशील हाइड्रोजेल और धातु नैनोकणों से युक्त सूक्ष्म-यांत्रिक जोड़ों का निर्माण, और बाद में कई विरूपण मोड (> 10) के साथ बहु-संयुक्त ह्यूमनॉइड सूक्ष्म मशीनें विकसित की गईं। प्रासंगिक शोध परिणाम नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित किए गए हैं।
हाल के वर्षों में, नैनोमीटर परिशुद्धता के साथ एक वास्तविक त्रि-आयामी प्रसंस्करण विधि के रूप में विभिन्न कार्यों के साथ माइक्रोस्ट्रक्चर बनाने के लिए फेमटोसेकंड लेजर दो-फोटॉन पोलीमराइजेशन तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। ये माइक्रोस्ट्रक्चर सूक्ष्म और नैनो-ऑप्टिक्स, माइक्रोसेंसर और माइक्रो-मशीन सिस्टम के क्षेत्र में आशाजनक अनुप्रयोग दिखाते हैं। हालाँकि, फेमटोसेकंड लेज़रों के साथ समग्र बहु-सामग्री प्रसंस्करण को साकार करना और बहु-तौर-तरीकों के साथ सूक्ष्म-नैनो-मशीनों का निर्माण करना अभी भी चुनौतीपूर्ण है।
फेमटोसेकंड लेजर टू-इन-वन प्रसंस्करण रणनीतियों में असममित दो-फोटॉन पोलीमराइजेशन का उपयोग करके हाइड्रोजेल जोड़ों का निर्माण और जोड़ों के स्थानीय क्षेत्रों में चांदी के नैनोकणों के लेजर कमी जमाव शामिल हैं। विशेष रूप से, असममित फोटोपॉलीमराइजेशन हाइड्रोजेल माइक्रोजॉइंट के स्थानीय क्षेत्र में क्रॉसलिंक घनत्व में अनिसोट्रॉपी बनाता है, जो अंततः दिशात्मक और कोणीय रूप से नियंत्रित झुकने वाले विरूपण की अनुमति देता है। सीटू लेजर रिडक्टिव डिपोजिशन हाइड्रोजेल जोड़ों पर सिल्वर नैनोकणों के सटीक प्रसंस्करण की अनुमति देता है। इन सिल्वर नैनोकणों में एक मजबूत फोटोथर्मल रूपांतरण प्रभाव होता है, जो मल्टी-जॉइंट माइक्रोमैचिन के मोड स्विचिंग को अल्ट्रा-शॉर्ट रिस्पॉन्स टाइम (30 एमएस) और अल्ट्रा-लो ड्राइविंग पावर प्रदर्शित करने में सक्षम बनाता है (<10 mW).
एक विशिष्ट उदाहरण के रूप में, आठ सूक्ष्म-जोड़ों को एक ह्यूमनॉइड माइक्रोमशीन पर एकीकृत किया गया था। इसके बाद शोधकर्ताओं ने 3डी अंतरिक्ष में मल्टीफोकल बीम प्राप्त करने के लिए स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलेशन का उपयोग किया, जिसने बदले में प्रत्येक माइक्रोजॉइंट को सटीक रूप से उत्तेजित किया। कई जोड़ों के बीच सहक्रियात्मक विकृति ने ह्यूमनॉइड माइक्रोमशीन को कई पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विरूपण मोड निष्पादित करने के लिए प्रेरित किया। अंततः, ह्यूमनॉइड माइक्रोमशीन माइक्रोमीटर पैमाने पर "नृत्य" करती है।
प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट में, सूक्ष्म-जोड़ों के वितरण और विरूपण दिशा को डिजाइन करके, दो-संयुक्त माइक्रोमैनिपुलेटर एक ही और अलग-अलग दिशाओं में कई सूक्ष्म कणों को एकत्र कर सकता है। संक्षेप में, फेमटोसेकंड लेजर टू-इन-वन प्रसंस्करण रणनीति विभिन्न 3डी सूक्ष्म संरचनाओं के स्थानीय क्षेत्र में विकृत सूक्ष्म जोड़ों का निर्माण कर सकती है, जिससे कई पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य विरूपण मोड का एहसास हो सकता है।
शोधकर्ताओं के अनुसार, कई विरूपण मोड वाले माइक्रोमैनिपुलेटर्स माइक्रोगुड्स संग्रह, माइक्रोफ्लुइडिक हेरफेर और सेल हेरफेर में आशाजनक अनुप्रयोग दिखाएंगे।