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光镊可实现高精度无 接触操控,但适用力区间窄,且对操控目标特性、工作环境条件均有严苛限制;毫米级机械镊子夹持力更大,却无法完成高精度微操作。
将微型夹持器直接集成于光纤端面为精密微操控提供了全新思路,但现有光纤集成微镊子结构设计简化、空间构型受限、器件尺寸多为毫米级,难以在狭小空间内对单细胞等微小目标实现高性能操控。
安徽大学/中国科学技术大学吴东教授,香港中文大学张立教授,中国科学技术大学胡衍雷教授、汪超炜教授及合肥工业大学张晨初副研究员作为共同通讯作者(安徽大学潘登博士为论文第一作者)提出一种三维光纤微夹持器(OFG),采用两步双光子聚合工艺制备。该器件由刚性光刻胶微爪骨架与掺杂银纳米颗粒的温敏水凝胶柔性驱动肌肉构成,整体尺寸仅 38 × 38 × 61 μm³。器件力质比可达 340 μN・mg⁻¹,相比已报道的各类光纤集成微镊子性能提升 1~2 个数量级。
该光纤夹持器可操控不透明颗粒、异形微机械零件与多种单细胞样本;同时验证其可在小于 300 μm 的狭小密闭空间内完成复杂微型器件(微型轴承、轴、齿轮箱)三维微组装与仿生生物取样。
该光纤端面紧凑型三维微操控器件填补了光场捕获(皮牛级力)与毫米机械镊子(毫牛级力)之间的中等力区间,可实现可逆、可调的稳定夹持,适用于各类三维微操控场景。
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