中国团队研发三维光纤微镊实现微米级精准操控
2026-06-21 11:17
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维度网讯,中国安徽大学光电信息获取与防护技术全国重点实验室青年教师潘登与中国科学技术大学团队合作,提出面向纤基集成器件的飞秒激光复合制造方法,在商用光纤端部成功构建了一种三维光纤微镊,实现了微米尺度目标的高精度、低损伤与可编程三维操控。该研究成果于2026年6月发表在国际学术期刊《自然》(Nature)上。

微纳尺度精准操控是光电信息技术、先进制造、生物医学等领域的重要前沿方向。现有微操控技术在操控精度、输出力、器件尺度和系统集成度之间长期存在难以兼顾的瓶颈。针对这一难题,研究团队提出了光纤端部多材料复合微系统设计策略,依托飞秒激光高精度微纳加工技术,将光传输、光热转换、软材料响应和刚性微结构力学输出集成于同一根光纤端部,构建了新型三维光纤微镊。

据研究团队介绍,该三维光纤微镊的输出力是传统光镊的十万倍以上,能够实现微米尺度目标的精准操控和复杂微结构的精确装配。传统光镊利用光辐射压力捕获微粒,输出力通常在皮牛(pN)量级,而该新型微镊通过光热转换与微结构力学输出的协同作用,实现了操控力的数量级提升。同时,该微镊如同细胞尺度的“微型灵巧手”,能够实现单细胞等微观对象的精密操作,并在百微米狭窄空间内完成微尺度取样。

安徽大学光电信息获取与防护技术全国重点实验室是经科技部批准设立的国家级科研平台,专注于光电信息获取、防护技术及微纳光子器件等前沿领域的研究。飞秒激光加工技术利用极短脉冲(10⁻¹⁵秒量级)的激光与材料相互作用,具有热影响区小、加工精度高、适用于多种材料等优势,是实现微纳尺度精密加工的关键技术手段之一。

研究人员表示,该成果使光纤从传统的光信息、光能量传输载体进一步拓展为可用于光控微纳操作的集成平台。该技术在生命健康、微创医疗、先进制造等领域具有潜在的应用前景,为微纳精密操控提供了新的技术方案。三维光纤微镊的成功构建,标志着中国在微纳操控技术领域取得了重要进展,为光纤集成器件的发展开辟了新的方向。

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