In recent years, femtosecond laser two-photon polymerization technology has been widely used as a true three-dimensional machining method with nanometer precision to fabricate a variety of functional microstructures, which show broad application prospects in the fields of micro- and nano-optics, micro-sensors and micro-machine systems. However, it is still challenging to utilize femtosecond lasers to realize composite multi-material processing and further construct micro-nano-machines with multi-modalities. In view of this, Prof. Wu Dong's team at the Micro and Nano Engineering Laboratory of the University of Science and Technology of China (USTC) proposed a femtosecond laser two-in-one writing multi-material processing strategy to fabricate micromachined joints composed of temperature-sensitive hydrogels and metal nanoparticles, and subsequently developed multi-jointed humanoid micromachines with multiple deformation modes (>10). Rad je objavljen 17. jula pod naslovom "Mikroaktuator sa više zglobova koji se pokreće svjetlom proizveden femtosekundnim laserskim pisanjem dva u jednom" u Nature Communications.
Femtosekundna laserska strategija dva u jednom uključuje upotrebu asimetrične dvofotonske polimerizacije za izgradnju hidrogelnih spojeva i lasersko smanjenje nanočestica srebra (Ag NP) u lokaliziranim regijama zglobova. U ovom slučaju, asimetrična fotopolimerizacija stvara anizotropiju u gustoći umreženja u lokalnoj regiji hidrogelnog mikro spoja, što u konačnici omogućava smjerno i kutno kontrolirane deformacije savijanja. Lasersko redukcijsko taloženje in situ omogućava preciznu obradu nanočestica srebra na spojevima hidrogela, koji imaju snažan efekat fototermalne konverzije, omogućavajući prebacivanje načina rada mikromašina s više zglobova da pokažu odlične karakteristike ultra kratkog vremena odziva (30 ms) i ultra niskog pogonska snaga (<10 mW).
Kao tipičan primjer, osam mikro-zglobova je integrirano na humanoidnoj mikromašini. Nakon toga, tehnika prostorne modulacije svjetlosti se koristi za postizanje multifokalnog snopa u 3D prostoru, koji zauzvrat precizno stimulira svaki mikrozglob. Sinergistička deformacija između više zglobova pokreće humanoidnu mikromašinu da postigne višestruke rekonfigurabilne modove deformacije. Na kraju, "mikrorobot koji pleše" se realizuje na mikrometarskoj skali.
Konačno, kao dokaz koncepta, dizajniranjem distribucije i smjera deformacije mikrospojeva, dvozglobni mikromanipulator može prikupiti više mikročestica u izotropnom i anizotropnom smjeru. U zaključku, femtosekundna laserska strategija obrade dva u jednom može konstruirati deformabilne mikrospojeve u lokalnim regijama različitih 3D mikrostruktura i realizirati višestruke rekonfigurabilne modove deformacije. U budućnosti, mikromanipulatori s višestrukim načinima deformacije pokazat će široku perspektivu primjene u prikupljanju mikrorobe, mikrofluidnoj manipulaciji i manipulaciji ćelijama.
