北京
你能想象用一根头发丝粗细的光纤，抓住一个细胞并精准移动吗？安徽大学研究团队刚刚把这件事做成了，而且力道比传统光镊强了十万倍。
6月17日，国际顶级学术期刊《自然》刊登了一篇来自中国科研团队的研究成果——《面向高性能三维微操控的光纤微镊》。这篇论文的第一署名单位是安徽大学，这也是该校历史上首次以第一单位在《自然》上发表论文。论文第一作者是安徽大学光电信息获取与防护技术全国重点实验室的助理研究员潘登，中国科学技术大学的吴东教授、胡衍雷教授、汪超炜教授以及合肥工业大学张晨初副研究员担任共同通讯作者。
这项研究的核心，是一种名叫三维光纤微镊（3D Optical Fibre Gripper，简称OFG）的微型器件。它的尺寸只有38×38×61微米，比一根头发丝的直径还小。但就是这个肉眼几乎看不见的小东西，解决了微纳操控领域一个长期存在的难题。
要理解这个突破，得先回顾一下行业背景。2018年，光镊技术因在生物系统中的应用获得诺贝尔物理学奖。传统光镊用聚焦光束形成的光学势阱来“抓住”微小物体，优势是非接触、精度高，但有两个致命缺陷：作用力很弱，而且无法操控不透明物体。另一条技术路线——机械、气动或液压微夹持器——虽然力够大，但器件体积和外部驱动系统太复杂，根本进不了微细血管、胆管这类狭窄空间。
安徽大学的方案是把两条路线“缝合”在了一起。研究团队在商用光纤端部设计了一个多材料复合微系统：先用飞秒激光双光子聚合3D打印技术制造出刚性光刻胶微爪，再集成掺杂银纳米颗粒的温敏响应水凝胶作为“肌肉”。整套结构一次性打印完成，光传输、光热转换、软材料响应和刚性力学输出全部集成在同一根光纤上。
工作逻辑很巧妙：光通过光纤照射到水凝胶上，材料吸光发热产生形变，而这个形变受到微爪刚性结构的约束，最终转化为可控的机械运动。换句话说，光既是能量来源，也是调控开关——改变输入光功率，就能连续调节微镊的开合状态和抓取力度。
数据更能说明问题。实验测得的输出力是传统光镊的十万倍以上，力质量比达到约340 μN/mg。这是什么概念？研究团队给出的参照是：比此前报道过的光纤集成微镊提升了一到两个数量级。
有了足够的力，能干的事就多了。实验中，这个微型灵巧手操控了不透明颗粒、不规则微机械组件和多种单细胞。团队还展示了它在三维微组装领域的潜力，成功完成了轴承、传动轴和齿轮箱等复杂微器件的装配任务。更关键的是，它能在直径小于300微米的狭窄空间内完成微尺度取样——这一能力直接指向了微创医疗和生命健康领域的应用前景。
一根光纤，一束光，一个微型抓手。从物理原理到制造工艺，这个方案把“以光驭力”这件事做到了微纳尺度下的工程闭环。
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