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纳米光子学研究院在Advanced Materials发表论文

近日,纳米光子学研究院李宇超副教授与华南理工大学蒋凌翔教授合作在光热相分离微液滴的精准时空操控研究中取得重要进展,他们利用高时空精度的光-热-力多物理场耦合技术,在升温相变的液液相分离溶液体系中实现了相分离微液滴的可编程化精准时空操控。相关成果发表在国际学术期刊Advanced Materials,并入选Editor’s Choice论文和内封面论文(Inside back cover)。论文共同第一作者为纳米光子学研究院博士后陈熙熙、武田丽和化学与材料学院硕士黄丹敏。

液液相分离所形成的微液滴不仅与细胞内无膜细胞器的生成和许多疾病的发展息息相关,还被应用于辅助化学药物的合成和研发。对相分离微液滴实施精准的操控在探索细胞生命过程、揭示疾病的致病机理和药物靶向递送等方面发挥着至关重要的作用。然而,受到成核过程随机和分子浓度波动等因素的影响,液液相分离微液滴的生成位置、时间、形状和尺寸均难以控制,这使得精准、功能化的相分离微液滴操控成为挑战。

为此,李宇超副教授及其合作者将分时复用的多势阱光镊技术与金属纳米薄膜的高效光热效应相结合,将光场转化为精准的热场,从而在升温相变的材料体系中,诱导生成了具有高时空响应能力的光热相分离微液滴。进一步,利用微液滴受到的热毛细力和自身动态重塑特性,驱动微液滴随激光的扫描路径进行同步变化,实现了微液滴的定位/移动、融合/分裂和动态重构等可编程化的精准操控,获得了亚微米的空间精度和百毫秒的时间精度,并展示了具有高保真度的静态/动态液体图案和音乐可视化,探索了功能化的光热微液滴在分子富集/运输和化学微反应器等方面的应用。这种光-热-力多物理场耦合的操控技术,为微液滴的操控提供了一种高时空精度的新方法,在液滴微流控、仿生液态材料、光驱动微纳机器人等领域具有重要的应用前景。

论文链接:

(纳米光子学研究院)

责编:闫芳