在微觀世界的探索中,人類正通過技術創新不斷突破操作極限。德國維爾茨堡大學科研團隊近日宣布,成功研發出一種以光為動力的納米級機器人,其體積僅相當于人類頭發直徑的約五十分之一。這種能在液體環境中自主運動的微型裝置,已實現對細菌等微生物的精準捕獲、運輸與釋放,相關研究成果已發表于國際權威期刊《自然·通訊》。
研究團隊突破傳統操控模式,將光驅動原理與納米天線技術相結合。通過在機器人內部嵌入特殊設計的納米天線結構,使其能根據入射光的偏振方向自動調整姿態。科研人員僅需調節光源的偏振特性,即可控制機器人的運動方向,而推進動力仍由光子反沖效應提供。這種創新設計在保持高效推進的同時,大幅簡化了操控流程,為微觀操作提供了全新解決方案。
實驗數據顯示,這些微型裝置展現出驚人的運動靈活性。在液體環境中,它們能以毫秒級響應完成90度轉向動作,快速掃描面積達數平方毫米的樣本區域。更引人注目的是,這些機器人具備選擇性操作能力——可精準識別目標細菌,完成捕獲后將其運輸至指定位置釋放。在搬運細菌群落時,雖然運動速度略有下降,但全程保持可控狀態,這種特性使其成為理想的"微觀清潔工具"。
該技術的突破源于團隊對光驅動系統的持續優化。此前,他們已開發出利用單個光子反沖效應的微米級裝置,此次通過結構微型化與操控方式革新,成功將技術尺度縮小至納米級。這種不依賴化學燃料或外部磁場的驅動方式,既避免了生物污染風險,又確保了操作過程的精確可控,為微生物學研究和生物醫學應用開辟了新途徑。
在實驗室測試中,納米機器人已展現出多場景應用潛力。科研人員演示了其清理污染樣本的過程:機器人集群能系統識別并收集分散的細菌,將其集中沉積在預設區域,有效改善微觀環境質量。這種能力不僅可用于基礎科學研究,未來在靶向藥物輸送、細胞手術等生物醫學領域也可能發揮重要作用,標志著人類操控微觀世界的能力邁上新臺階。











