Una nova investigació realitza el processament làser de femtosegons de micromàquines multiarticulacions

L'equip de Wu Dong, professor del Laboratori d'Enginyeria de Micro i Nano de la Universitat de Ciència i Tecnologia de la Xina (USTC), va proposar una estratègia de processament de làser de femtosegon 2-en l'escriptura-1 de diversos materials per fabricar juntes micromecàniques que consisteixen en hidrogels sensibles a la temperatura i nanopartícules metàl·liques i, posteriorment, van desenvolupar micromàquines humanoides multiarticulades amb múltiples modes de deformació (>10). Els resultats de la investigació rellevants s'han publicat a Nature Communications.
En els darrers anys, la tecnologia de polimerització làser de dos fotons de femtosegons s'ha utilitzat àmpliament per fabricar microestructures amb diverses funcions com un veritable mètode de processament tridimensional amb precisió nanomètrica. Aquestes microestructures mostren aplicacions prometedores en els camps de la micro i nanoòptica, els microsensors i els sistemes de micromàquines. No obstant això, encara és un repte realitzar un processament multimaterial compost amb làsers de femtosegons i construir més micro-nano-màquines amb multimodalitat.
Les estratègies de processament de dos en un làser de femtosegons inclouen la construcció d'unions d'hidrogel mitjançant polimerització asimètrica de dos fotons i la deposició de reducció làser de nanopartícules de plata en regions localitzades de les articulacions. En particular, la fotopolimerització asimètrica crea anisotropia en la densitat de reticulació a la regió local de la microarticulació d'hidrogel, que finalment permet deformacions de flexió controlables direccionalment i angularment. La deposició reductora làser in situ permet un processament precís de nanopartícules de plata en articulacions d'hidrogel. Aquestes nanopartícules de plata tenen un fort efecte de conversió fototèrmica, permetent que el canvi de mode de les micromàquines multiarticulació mostri un temps de resposta ultra curt (30 ms) i una potència de conducció ultra baixa (<10 mW).
Com a exemple típic, es van integrar vuit micro-articulacions en una micromàquina humanoide. Després, els investigadors van utilitzar la modulació de la llum espacial per aconseguir un feix multifocal a l'espai 3D, que al seu torn va estimular amb precisió cada microarticulació. La deformació sinèrgica entre múltiples articulacions va provocar que la micromàquina humanoide realitzés múltiples modes de deformació reconfigurables. En definitiva, la micromàquina humanoide "balla" a escala micròmetre.
A la prova de concepte, mitjançant el disseny de la direcció de distribució i deformació de les micro-unions, el micromanipulador de dues articulacions pot recollir múltiples micropartícules en les mateixes direccions i diferents. En resum, l'estratègia de processament làser de femtosegons dos en un pot construir micro-unions deformables a la regió local de diverses microestructures 3D, realitzant múltiples modes de deformació reconfigurables.
Segons els investigadors, els micromanipuladors amb múltiples modes de deformació mostraran aplicacions prometedores en la recollida de microbens, la manipulació microfluídica i la manipulació cel·lular.