Une équipe de recherche dirigée par le professeur Wu Dong de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a proposé une stratégie de traitement multi-matériaux d’écriture laser femtoseconde 2-en-1 pour fabriquer des joints micro-usinés composés d’hydrogels sensibles à la température et de nanoparticules métalliques, et développé des micromachines humanoïdes multiarticulées avec de multiples modes de déformation (>10). Les résultats ont été publiés dans Communication Nature.
Ces dernières années, la polymérisation à deux photons par laser femtoseconde, en tant que véritable technique de fabrication tridimensionnelle avec une précision à l’échelle nanométrique, a été largement utilisée pour produire diverses microstructures fonctionnelles. Ces microstructures ont montré un grand potentiel dans des domaines tels que la micro-nano optique, les microcapteurs et les systèmes microélectromécaniques. Cependant, le défi reste d’exploiter les lasers femtosecondes pour le traitement multi-matériaux et de construire davantage la micro-nano mécanique avec des modalités multiples.
Dans cette étude, la stratégie de fabrication à double fonction laser femtoseconde consiste à utiliser la polymérisation asymétrique à deux photons pour créer des joints d’hydrogel et à déposer localement des nanoparticules d’argent (Ag NP) par réduction au laser dans les joints. Cette technique de polymérisation asymétrique à la lumière induit une anisotropie dans la densité de réticulation dans des zones spécifiques des micro-joints d’hydrogel, permettant finalement des déformations de flexion directionnelles et angulaires contrôlables.
Le dépôt de réduction laser in situ permet une fabrication précise de nanoparticules d’argent sur les joints d’hydrogel. Ces nanoparticules présentent de forts effets de conversion photothermique, permettant aux micromachines multi-joints de présenter des temps de réponse ultra-rapides (30 ms) et une puissance d’entraînement extrêmement faible (en particulier, huit micro-joints ont été intégrés dans un micro-mécanisme humanoïde. Par la suite, en utilisant Grâce à la technologie de modulation spatiale de la lumière, des faisceaux multifocaux ont été réalisés dans l’espace 3D pour stimuler précisément chaque micro-articulation.
La déformation collaborative entre plusieurs articulations permet à la micromachine humanoïde d’obtenir divers modes de déformation reconfigurables, conduisant finalement à des « microrobots dansants » à l’échelle du micromètre. Enfin, en tant que preuve de concept, en concevant la direction de distribution et de déformation des micro-articulations, un bras mécanique miniature à double articulation peut collecter plusieurs micro-particules dans des directions parallèles et divergentes.
La stratégie de fabrication à double fonction laser femtoseconde peut construire des micro-joints déformables dans diverses zones micro-structurées 3D, réalisant plusieurs modes de déformation reconfigurables. À l’avenir, les micromachines avec divers modes de déformation ouvriront de larges perspectives dans des applications telles que la collecte de micro-biens, la manipulation microfluidique et les opérations cellulaires.
Plus d’information:
Chen Xin et al, Microactionneur multi-articulation déclenché par la lumière fabriqué par écriture laser femtoseconde deux en un, Communication Nature (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-40038-x
Fourni par l’Université des sciences et technologies de Chine