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光鑷可實現(xiàn)高精度無 接觸操控,但適用力區(qū)間窄,且對操控目標(biāo)特性、工作環(huán)境條件均有嚴(yán)苛限制;毫米級機(jī)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(xiàn)有光纖集成微鑷子結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化、空間構(gòu)型受限、器件尺寸多為毫米級,難以在狹小空間內(nèi)對單細(xì)胞等微小目標(biāo)實現(xiàn)高性能操控。
安徽大學(xué)/中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳東教授,香港中文大學(xué)張立教授,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)胡衍雷教授、汪超煒教授及合肥工業(yè)大學(xué)張晨初副研究員作為共同通訊作者(安徽大學(xué)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(qū)動肌肉構(gòu)成,整體尺寸僅 38 × 38 × 61 μm3。器件力質(zhì)比可達(dá) 340 μN(yùn)?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(shù)量級。
該光纖夾持器可操控不透明顆粒、異形微機(jī)械零件與多種單細(xì)胞樣本;同時驗證其可在小于 300 μm 的狹小密閉空間內(nèi)完成復(fù)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(bǔ)了光場捕獲(皮牛級力)與毫米機(jī)械鑷子(毫牛級力)之間的中等力區(qū)間,可實現(xiàn)可逆、可調(diào)的穩(wěn)定夾持,適用于各類三維微操控場景。
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