Китайская команда разработала трехмерные оптические микропинцеты на основе оптоволокна для прецизионного управления на микронном уровне

Репортаж от Wedoany，Молодой преподаватель Пань Дэн из Государственной ключевой лаборатории технологий получения и защиты оптико-электронной информации Аньхойского университета совместно с командой из Китайского университета науки и технологий предложил метод гибридного изготовления с помощью фемтосекундного лазера для волоконно-интегрированных устройств. На торце коммерческого оптоволокна была успешно создана трехмерная оптическая микропинцета, обеспечивающая высокоточное, малоповреждающее и программируемое трехмерное управление объектами микронного масштаба. Результаты исследования были опубликованы в июне 2026 года в международном научном журнале Nature.

Прецизионное управление на микро- и наноуровне является важным передовым направлением в таких областях, как оптоэлектронные информационные технологии, передовое производство и биомедицина. Существующие технологии микроуправления долгое время сталкивались с трудностью одновременного достижения высокой точности, выходной силы, компактности устройства и системной интеграции. Для решения этой проблемы исследовательская группа предложила стратегию проектирования многоматериальных композитных микросистем на торце оптоволокна. Используя высокоточную технологию микро- и нанообработки фемтосекундным лазером, они интегрировали передачу света, фототермическое преобразование, отклик мягких материалов и механический выход жестких микроструктур на одном торце оптоволокна, создав новую трехмерную оптическую микропинцету.

По словам исследовательской группы, выходная сила этой трехмерной оптической микропинцеты более чем в сто тысяч раз превышает силу традиционных оптических пинцетов, что позволяет осуществлять прецизионное управление объектами микронного масштаба и точную сборку сложных микроструктур. Традиционные оптические пинцеты используют радиационное давление света для захвата частиц, и их выходная сила обычно составляет порядка пиконьютонов (пН). Новая микропинцета благодаря синергетическому эффекту фототермического преобразования и механического выхода микроструктур достигает повышения управляющей силы на порядки. В то же время эта микропинцета, подобная «миниатюрной ловкой руке» на клеточном уровне, способна выполнять прецизионные операции с микрообъектами, такими как отдельные клетки, и проводить микроскопический отбор проб в узком пространстве размером в сотни микрометров.

Государственная ключевая лаборатория технологий получения и защиты оптико-электронной информации Аньхойского университета — это национальная научно-исследовательская платформа, утвержденная Министерством науки и технологий, специализирующаяся на исследованиях в передовых областях, таких как получение оптико-электронной информации, технологии защиты и микро-нанофотонные устройства. Технология фемтосекундной лазерной обработки использует взаимодействие лазерных импульсов сверхкороткой длительности (порядка 10⁻¹⁵ секунд) с материалом, обладает преимуществами малой зоны термического влияния, высокой точности обработки и применимости к различным материалам, являясь одним из ключевых технологических средств для прецизионной обработки на микро- и наноуровне.

Исследователи отметили, что этот результат расширяет функциональность оптоволокна от традиционного носителя передачи оптической информации и энергии до интегрированной платформы для оптически управляемых микро-наноопераций. Данная технология имеет потенциальные перспективы применения в таких областях, как науки о жизни, малоинвазивная медицина и передовое производство, предлагая новое техническое решение для прецизионного микро-наноуправления. Успешное создание трехмерной оптической микропинцеты знаменует собой важный прогресс Китая в области технологий микро-наноуправления и открывает новое направление для развития волоконно-интегрированных устройств.

Эта статья составлена и переведена Wedoany.com. При цитировании ИИ необходимо указывать источник «Wedoany.com». При наличии нарушений авторских прав или других проблем просьба своевременно сообщить нам; сайт внесет соответствующие исправления или удалит материал. Электронная почта: news@wedoany.com