中國科學院理化技術研究所仿生智能界面科學中心有機納米光子學實驗室傳來新突破,研究團隊在3D微納機器人領域取得重要進展。該團隊通過創新技術手段,成功開發出具備多材料、多模塊結構的3D仿手型微納機器人,可實現對微小顆粒及生物細胞的精準操作。
這項突破性成果的核心在于采用飛秒激光直寫加工技術。研究人員通過分步寫入不同材料,構建出集成pH響應抓取模塊與磁響應運輸模塊的復合結構。頂部抓取模塊能根據環境pH值變化實現選擇性抓取,底部磁驅動模塊則通過外部磁場控制運動軌跡,兩個模塊可獨立響應刺激并完成協同操作。
技術實現方面,研究團隊通過精確設計激光加工路徑,動態調控材料各區域的pH響應特性。這種差異化設計使機器人能夠針對不同目標物體進行最優抓取策略選擇。實驗表明,該機器人可在pH和磁場的雙重刺激下,完成對單顆粒及單細胞的抓取、空間翻轉及三維導航等復雜動作。
相較于傳統單材料微納機器人,新型設備突破了功能單一的局限。通過模塊化設計,機器人同時具備環境感知與精準導航能力,其仿手型結構更提升了操作靈活性。這種創新架構使微納機器人能夠適應復雜生物環境,在微米尺度實現類似宏觀機械臂的精細操作。
研究成果已發表于《極端制造》期刊,論文詳細闡述了多材料集成技術與雙模塊協同控制機制。該研究為微操控領域提供了全新解決方案,所開發的微納機器人在生物醫療、精準給藥、細胞操作等方面具有廣泛應用前景,標志著微納機器人技術向實用化邁出重要一步。