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中科院打造3D手型微納機器人 約40微米 可抓取細胞
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簡介11月13日消息,據媒體報道,中國科學院理化技術研究所成功研制出一款3D微納機器人,其尺寸僅約40微米,比人類發絲更細,卻能在微觀尺度下精準執行抓取、運輸和釋放顆粒或細胞等任務,猶如一雙靈活的&ldq ...
11月13日消息,中科造據媒體報道,院打中國科學院理化技術研究所成功研制出一款3D微納機器人,手型其尺寸僅約40微米,微納微米比人類發絲更細,機器卻能在微觀尺度下精準執行抓取、人約運輸和釋放顆粒或細胞等任務,可抓猶如一雙靈活的取細“微觀機械手”,為未來精準醫療提供了創新工具。中科造
當前微納機器人多受限于單一材料體系,院打難以在復雜環境中實現多刺激協同控制與多步驟操作。手型
針對這一挑戰,微納微米研究團隊創新性地設計了仿手型結構——機器人呈雙手向上托舉姿態,機器“手掌”部分可靈活開合。人約相比封閉結構,可抓這種開放形態更便于觀察目標,釋放顆粒時也更為靈活。
該結構的實現依托于“飛秒激光直寫技術”。這項技術利用持續時間極短的激光脈沖(1飛秒為一千萬億分之一秒),通過非線性光學效應在材料內部進行納米級精度的加工,突破傳統光學衍射極限,實現比頭發絲細千倍的結構制造。
研究人員如同執筆作畫,以激光在不同材料上“繪制”出具備不同功能的部件,最終組裝成完整的3D手型機器人。
這只“微觀快遞員”由兩種智能材料構成:頂部的pH響應模塊作為“感應夾手”,能根據環境酸堿度自動開合;底部的磁驅動模塊則如“微型馬達”,可通過外部磁場遠程控制其移動、旋轉甚至翻轉。
在工作時,機器人被置于液體環境中。當pH值發生變化,其“手掌”即如花朵般自動開閉,實現智能抓放。實驗顯示,在經歷超過15次酸堿環境循環刺激后,機器人仍能穩定響應,未出現結構疲勞或功能衰退。
該機器人突破了傳統微納機器人單響應、單功能的局限,實現了從感知到行動、從抓取到釋放的全流程操控。
未來,此類機器人有望作為單細胞操作平臺,應用于細胞分選、藥物遞送及微創手術(如血栓清除)等醫療場景。此外,在環境修復(如抓取水中微塑料)、微納制造及基礎科學研究等領域也具備廣闊應用潛力。
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