能精准操控微小物体的光纤“机械手”

光学镊子虽能非接触、高精度操控微小物体，但作用力有限，且对被操纵物体的光学性质和环境要求苛刻；而毫米级机械镊子虽力量大，却难以实现精细操作。为兼顾精度与力度，研究人员开发出一种直接集成在光纤末端的三维光学光纤夹持器（OFG）。该装置采用双步双光子聚合技术制造，由刚性光刻胶微爪和掺银纳米粒子的温敏水凝胶‘人工肌肉’组成，整体尺寸仅38×38×61微米。其力质比高达约340微牛/毫克，比以往光纤集成镊子高出1–2个数量级。OFG不仅能操控不透明颗粒、不规则微机械部件（如轴承、轴、齿轮箱等），还能轻柔、可逆地抓取多种单细胞（包括活细胞），成功完成复杂微器件的三维组装，并在模拟胆管等狭窄环境中实现仿生采样（通道直径小于300微米）。该技术填补了光学场捕获（力小）与毫米级机械镊子（力大但粗糙）之间的‘中间力域’空白，为微创手术、单细胞分析、微纳制造等领域提供了一种紧凑、可调、可逆的新型光纤末端操控工具。