9月8日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校工程科學學院微納米工程實驗室胡衍雷教授團隊及其合作者，利用飛秒激光微納制造方法，制備了一種可用于跨尺度液滴操縱的磁響應雙面神折紙機器人，實現了多樣化液滴操縱功能的有效集成，包括液滴的三維運輸、合并、分裂、子液滴分發與按需釋放、攪拌以及遠程加熱等。同時，這種操縱策略的高穩定性賦予了其跨尺度液滴操縱能力。相關研究成果日前發表于《自然?通訊》。
對跨尺度液滴的多樣化操縱，在精細化學和生物醫療檢測等領域都有重要的應用前景。從實用角度出發，有效的液滴操縱技術需要多功能集成及多尺度適用性。然而，如何進一步擴展磁響應液滴操縱的功能，并將多樣化的液滴操縱功能從微升尺度擴展到納升尺度仍極具挑戰。
科研人員介紹，磁響應雙面神折紙機器人的上下表面分別具有不同的潤濕特性。機器人上表面為超疏水低液滴黏附狀態，而下表面則為疏水高液滴黏附狀態。同時，機器人的上表面還設計了兩條折痕，以使機器人與液滴相接觸時，可以在毛細力的作用下自發包裹液滴。機器人整體輪廓、折痕和表面微納功能結構的加工和改性均由秒激光掃描而成。機器人在磁場驅動下通過翻滾主動靠近并包裹水滴，可以實現對水滴的可控運輸。除此之外，磁響應雙面神折紙機器人還可以通過定向翻滾與折疊從大液滴中分發出子液滴。通過控制磁場強度可以將分發的子液滴從機器人中擠出。機器人利用其特殊設計的超疏水外表面輕推水滴，可以實現子液滴的可控釋放分離。機器人也可以在磁場作用下旋轉，實現液體的可控混合，并結合其光熱特性實現遠程加熱。
研究表明，磁響應雙面神折紙機器人可以實現類似于商業化磁力攪拌機的攪拌及加熱功能。除了能夠實現水的快速混合之外，通過機器人的加熱攪拌功能還可以有效實現高黏度液體（甘油）的快速混合。加熱溫度可以達到80℃以上。在實現多樣化液滴操縱的基礎上，研究人員讓磁響應雙面神折紙機器人可以將多種液滴操縱功能有效集成，實現連續的液滴操縱目標，這種多功能液滴操縱集成還能夠有效擴展到納升尺度液滴上。最后，作為概念驗證，研究人員通過對磁響應雙面神折紙機器人進行表面修飾，并結合其多樣化的液滴操縱功能，成功實現了核酸的提取和純化。
研究人員介紹，磁響應雙面神折紙機器人可以實現跨尺度液滴操縱，對精細化工、醫療診斷和微流體技術等廣泛需要精確獲取和添加試劑、微液滴圖案化和快速微液滴反應等領域具有重要意義。
（中國科學技術大學供圖）
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