據(jù)新一期《自然》雜志刊發(fā)的研究，德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所與新加坡國立大學(xué)科學(xué)家攜手，開發(fā)出一種利用光流體效應(yīng)進(jìn)行3D微納制造的新技術(shù)。該技術(shù)不再局限于傳統(tǒng)的聚合物，而是可靈活使用金屬、金屬氧化物、碳材料乃至半導(dǎo)體等多種材料，實(shí)現(xiàn)了“萬物皆可雕”，為制造微型機(jī)器人提供了新路徑。

3D微納制造能造出比人類發(fā)絲還細(xì)的精密結(jié)構(gòu)，在醫(yī)療、機(jī)器人、微電子等領(lǐng)域具有廣闊前景。目前主流技術(shù)是雙光子聚合（2PP），可用于制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的微型雕塑，如埃菲爾鐵塔或泰姬陵模型。但這一方法長期受限于材料種類——幾乎只能加工聚合物，嚴(yán)重制約了功能器件的發(fā)展。

最新研究有望徹底突破這一瓶頸。其核心創(chuàng)新在于，利用飛秒激光精準(zhǔn)操控光流體效應(yīng)，在液體中引導(dǎo)納米或微米級顆粒進(jìn)行3D自組裝。當(dāng)激光聚焦于懸浮粒子溶液中某一點(diǎn)時(shí)，會瞬間加熱形成“熱點(diǎn)”，引發(fā)局部熱梯度，驅(qū)動周圍流體產(chǎn)生定向流動——這種“光流”就像無形之手，將粒子推入預(yù)設(shè)的微模具中。

這種微模具如同一個(gè)微型“蛋糕�！保瑐�(cè)面設(shè)有小口。粒子隨流而動，穿過縫隙，精準(zhǔn)落入模腔，層層堆積成所需形狀。模具可設(shè)計(jì)為立方體、球體，甚至牛角面包等復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)，自由度極高。組裝完成后，通過后處理去除聚合物模具，便留下一個(gè)完全由目標(biāo)材料構(gòu)成的獨(dú)立微結(jié)構(gòu)。

團(tuán)隊(duì)形象地表示，過去科學(xué)家們只有一種“建模黏土”，現(xiàn)在則擁有了一整套工具箱。

為驗(yàn)證技術(shù)潛力，團(tuán)隊(duì)成功制造出多種功能性微型裝置。例如可在狹窄通道中按尺寸分離顆粒的微型過濾閥；由多種材料集成的微型機(jī)器人，它們既能被光驅(qū)動前行，也可在外加磁場下變換運(yùn)動模式，展現(xiàn)出高度的多功能性。

所有結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。盡管顆粒間無化學(xué)鍵連接，但依靠強(qiáng)大的范德華力，它們?nèi)阅芾喂探Y(jié)合，實(shí)現(xiàn)自支撐。

團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)“光流組裝”技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)3D打印的材料限制，更打開了通往多功能微系統(tǒng)的大門。未來，它有望應(yīng)用于開發(fā)智能藥物遞送、體內(nèi)微型手術(shù)機(jī)器人、高密度微傳感器等前沿領(lǐng)域。

總編輯圈點(diǎn)

3D微納制造技術(shù)之所以能使用多種材料，關(guān)鍵秘訣是利用飛秒激光精準(zhǔn)操控光流體效應(yīng)�？茖W(xué)家通過精準(zhǔn)控制飛秒激光，好比巧妙運(yùn)用一支精密的“光之筆”，以極高的精度操作納米或微米級的顆粒，在微觀世界里“雕刻”萬物。這支“光之筆”打破了傳統(tǒng)制造的局限，使多種材料都能用于3D微納制造。未來或許可以利用這種技術(shù)，直接“打印”出精細(xì)又復(fù)雜的微觀機(jī)器人、定制化藥物載體乃至新型光學(xué)器件，為醫(yī)療、材料和電子領(lǐng)域帶來新的應(yīng)用。