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光鑷可實現高精度無 接觸操控,但適用力區間窄,且對操控目標特性、工作環境條件均有嚴苛限制;毫米級機械鑷子夾持力更大,卻無法完成高精度微操作。
將微型夾持器直接集成于光纖端面為精密微操控提供了全新思路,但現有光纖集成微鑷子結構設計簡化、空間構型受限、器件尺寸多為毫米級,難以在狹小空間內對單細胞等微小目標實現高性能操控。
安徽大學/中國科學技術大學吳東教授,香港中文大學張立教授,中國科學技術大學胡衍雷教授、汪超煒教授及合肥工業大學張晨初副研究員作為共同通訊作者(安徽大學潘登博士為論文第一作者)提出一種三維光纖微夾持器(OFG),采用兩步雙光子聚合工藝制備。該器件由剛性光刻膠微爪骨架與摻雜銀納米顆粒的溫敏水凝膠柔性驅動肌肉構成,整體尺寸僅 38 × 38 × 61 μm3。器件力質比可達 340 μN?mg?1,相比已報道的各類光纖集成微鑷子性能提升 1~2 個數量級。
該光纖夾持器可操控不透明顆粒、異形微機械零件與多種單細胞樣本;同時驗證其可在小于 300 μm 的狹小密閉空間內完成復雜微型器件(微型軸承、軸、齒輪箱)三維微組裝與仿生生物取樣。
該光纖端面緊湊型三維微操控器件填補了光場捕獲(皮牛級力)與毫米機械鑷子(毫牛級力)之間的中等力區間,可實現可逆、可調的穩定夾持,適用于各類三維微操控場景。
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