de.wedoany.com-Bericht: Pan Deng, ein junger Dozent am Nationalen Schlüssellabor für optoelektronische Informationserfassung und Schutztechnologie der Anhui-Universität, hat in Zusammenarbeit mit einem Team der Universität für Wissenschaft und Technologie Chinas eine Methode zur Femtosekundenlaser-Hybridfertigung für faserbasierte integrierte Bauelemente vorgeschlagen. Am Ende einer kommerziellen Glasfaser wurde erfolgreich eine dreidimensionale Faser-Mikropinzette konstruiert, die eine hochpräzise, verlustarme und programmierbare dreidimensionale Manipulation von Objekten im Mikrometerbereich ermöglicht. Die Forschungsergebnisse wurden im Juni 2026 in der internationalen Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Die präzise Manipulation im Mikro- und Nanometerbereich ist eine wichtige zukunftsweisende Richtung in Bereichen wie der optoelektronischen Informationstechnologie, der fortschrittlichen Fertigung und der Biomedizin. Bestehende Mikromanipulationstechnologien haben seit langem Schwierigkeiten, einen Kompromiss zwischen Manipulationsgenauigkeit, Ausgangskraft, Bauteilgröße und Systemintegration zu finden. Um dieses Problem zu lösen, schlug das Forschungsteam eine Designstrategie für ein Multi-Material-Mikrosystem am Faserende vor. Basierend auf der hochpräzisen Mikro-Nano-Fertigungstechnologie mit Femtosekundenlasern wurden Lichtübertragung, photothermische Umwandlung, Reaktion weicher Materialien und mechanische Ausgabe starrer Mikrostrukturen am Ende derselben Faser integriert, um eine neuartige dreidimensionale Faser-Mikropinzette zu konstruieren.
Laut dem Forschungsteam ist die Ausgangskraft dieser dreidimensionalen Faser-Mikropinzette mehr als 100.000-mal größer als die einer herkömmlichen optischen Pinzette. Sie ermöglicht die präzise Manipulation von Objekten im Mikrometerbereich und die genaue Montage komplexer Mikrostrukturen. Herkömmliche optische Pinzetten nutzen den Strahlungsdruck von Licht, um Partikel einzufangen, wobei die Ausgangskraft typischerweise im Pikonewton-Bereich (pN) liegt. Die neue Mikropinzette hingegen erreicht durch die synergistische Wirkung von photothermischer Umwandlung und mechanischer Ausgabe der Mikrostruktur eine Größenordnungssteigerung der Manipulationskraft. Gleichzeitig fungiert diese Mikropinzette wie eine „mikroskopische geschickte Hand" im Zellmaßstab, die eine präzise Handhabung mikroskopischer Objekte wie einzelner Zellen und die Mikroprobenentnahme in einem engen Raum von hundert Mikrometern ermöglicht.
Das Nationale Schlüssellabor für optoelektronische Informationserfassung und Schutztechnologie der Anhui-Universität ist eine vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie genehmigte nationale Forschungseinrichtung, die sich auf Spitzenforschung in Bereichen wie optoelektronische Informationserfassung, Schutztechnologie und mikro-nano-photonische Bauelemente konzentriert. Die Femtosekunden-Laserbearbeitungstechnologie nutzt die Wechselwirkung extrem kurzer Laserpulse (im Bereich von 10⁻¹⁵ Sekunden) mit Materialien und bietet Vorteile wie eine kleine Wärmeeinflusszone, hohe Bearbeitungsgenauigkeit und Eignung für verschiedene Materialien. Sie ist eine der Schlüsseltechnologien für die Präzisionsbearbeitung im Mikro- und Nanometerbereich.
Die Forscher gaben an, dass dieses Ergebnis die Glasfaser von einem traditionellen Träger für Lichtinformationen und Lichtenergieübertragung zu einer integrierten Plattform für lichtgesteuerte Mikro-Nano-Manipulation erweitert. Die Technologie hat potenzielle Anwendungsaussichten in Bereichen wie Lebenswissenschaften, minimalinvasive Medizin und fortschrittliche Fertigung und bietet eine neue technische Lösung für die präzise Mikro-Nano-Manipulation. Die erfolgreiche Konstruktion der dreidimensionalen Faser-Mikropinzette markiert einen wichtigen Fortschritt Chinas auf dem Gebiet der Mikro-Nano-Manipulationstechnologie und eröffnet neue Wege für die Entwicklung faserintegrierter Bauelemente.
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