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). งานนี้เผยแพร่เมื่อวันที่ 17 กรกฎาคมภายใต้ชื่อ "ไมโครแอคชูเอเตอร์หลายข้อต่อที่กระตุ้นด้วยแสงประดิษฐ์โดยการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีแบบสองในหนึ่งเดียว" ใน Nature Communications
กลยุทธ์การประมวลผลแบบสองในหนึ่งเดียวด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีรวมถึงการใช้พอลิเมอไรเซชันสองโฟตอนแบบไม่สมมาตรเพื่อสร้างข้อต่อไฮโดรเจลและการลดการสะสมด้วยเลเซอร์ของอนุภาคนาโนเงิน (Ag NPs) ในบริเวณข้อต่อเฉพาะที่ ในกรณีนี้ โฟโตพอลิเมอไรเซชันแบบอสมมาตรจะสร้างแอนไอโซโทรปีในความหนาแน่นของครอสลิงก์ในพื้นที่ของข้อต่อไมโครเจลไฮโดรเจล ซึ่งท้ายที่สุดจะทำให้เกิดการเสียรูปการดัดงอที่ควบคุมทิศทางและเชิงมุมได้ในที่สุด การลดการสะสมด้วยเลเซอร์ในแหล่งกำเนิดช่วยให้สามารถประมวลผลอนุภาคนาโนเงินบนข้อต่อไฮโดรเจลได้อย่างแม่นยำ ซึ่งมีเอฟเฟกต์การแปลงความร้อนจากแสงที่แข็งแกร่ง ทำให้การสลับโหมดของไมโครแมชชีนแบบหลายข้อต่อแสดงคุณลักษณะที่ยอดเยี่ยมของเวลาตอบสนองสั้นพิเศษ (30 มิลลิวินาที) และต่ำเป็นพิเศษ กำลังขับ (<10 mW).
ตามตัวอย่างทั่วไป ข้อต่อไมโครแปดข้อต่อถูกรวมเข้ากับไมโครแมชชีนแบบฮิวแมนนอยด์ ต่อจากนั้น เทคนิคการมอดูเลตแสงเชิงพื้นที่ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ลำแสงหลายโฟกัสในพื้นที่ 3 มิติ ซึ่งจะกระตุ้นไมโครจอยต์แต่ละจุดได้อย่างแม่นยำ การเสียรูปร่วมกันระหว่างข้อต่อหลายข้อทำให้เครื่องไมโครแมชชีนแบบฮิวแมนนอยด์บรรลุโหมดการเปลี่ยนรูปที่กำหนดค่าใหม่ได้หลายโหมด ในที่สุด "ไมโครโรบ็อตเต้นรำ" ก็เกิดขึ้นจริงในระดับไมโครเมตร
ในที่สุด เพื่อเป็นการพิสูจน์แนวคิด โดยการออกแบบการกระจายและทิศทางการเสียรูปของข้อต่อไมโคร หุ่นยนต์ควบคุมขนาดเล็กแบบสองข้อต่อสามารถรวบรวมอนุภาคขนาดเล็กหลายตัวในทิศทางไอโซทรอปิกและแอนไอโซโทรปิก โดยสรุป กลยุทธ์การประมวลผลแบบสองในหนึ่งเดียวของเลเซอร์ femtosecond สามารถสร้างข้อต่อขนาดเล็กที่เปลี่ยนรูปได้ในพื้นที่ของโครงสร้างจุลภาค 3 มิติต่างๆ และทำให้เกิดโหมดการเสียรูปที่กำหนดค่าใหม่ได้หลายโหมด ในอนาคต อุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็กที่มีโหมดการเปลี่ยนรูปหลายโหมดจะแสดงโอกาสการใช้งานในวงกว้างในการเก็บรวบรวมสินค้าขนาดเล็ก การจัดการไมโครฟลูอิดิก และการจัดการเซลล์
