深圳1月9日电 (索有为 周璨 马祯祥)中国科学院深圳先进技术研究院(简称“深圳先进院”)9日发布消息称，该院医工所智能医用材料与器械研究中心杜学敏研究员团队自主研制出了新型光-电镊原型系统(Photopyroelectric tweezer，PPT)，可实现对不同材质、相态和形状物体的非接触、跨尺度、普适、多功能操控。
在过去几十年里，有多次诺贝尔奖与光镊操控技术相关。但传统光镊面临着系统复杂、光损伤、操控作用力小、操控颗粒范围窄、仅适用于透明物体等诸多挑战，严重阻碍其实际应用。
深圳先进院研制的该光-电镊能采用比传统光镊小7个数量级的光强，产生比传统光镊大7个数量级的操控作用力，进而成功实现体积范围跨越10个数量级的液滴(1皮升至10毫升)操控，并实现细胞离子通道、单个细胞到细胞聚集体的不同尺度操控，为微型机器人、类器官、组织工程和神经调控等重点前沿科技领域研究提供全新工具和方法，其应用前景广阔。
据了解，杜学敏团队从2016年开始在光-电智能材料和静电镊领域开展研究工作，基于前期工作基础，研究团队开发出全新的光-电镊。该光-电镊由两个核心元素组成：近红外激光光源和光-电转换器。
实验结果表明，研发团队提出的新型光-电镊展现出了卓越、稳定的光电转换性能，仅需每平方毫米2毫瓦的光照强度下即可产生0.26伏的表面电势，光照强度增加可增强光-电场，即便将表面介质厚度改变范围为1厘米至10厘米，电导率调整范围为1.16毫西门子每厘米至91毫西门子每厘米，其光电性能仍能保持有效。
“传统的光镊需要的光强度较高，大约为每平方毫米一千万毫瓦，会存在光损伤的问题，在微观尺度的调控可能会灼伤甚至杀死细胞。相比之下，新型光-电镊所需要的光照强度很低，通过高性能的光-电转换器产生的介电泳力操控物体，以避免光强度对生物样本的损伤。”杜学敏说。
值得关注的是，相比传统的光镊，该光-电镊所需光照强度低7个数量级，却能产生操控力高7个数量级，成功实现了不同材质(聚合物、无机物和金属)、不同相态(气泡、液体和固体)、不同形状(球体、长方体、螺旋线)和活鱼卵等物体的非接触、普适性、程序化操控。(完)
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