中空双螺旋微机器人的飞秒激光动态全息高效加工

宋博文，李家文

（中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系，安徽 合肥230027）

1 引 言

受自然界微生物运动的启发［1-3］，可驱动微机器人在无创手术［4-5］、靶向递送［6-7］和解毒［8-9］等方面有着广阔的应用前景。然而，这些应用对微机器人的性能要求有所不同。在无创手术中，人们希望安全无接触式操纵微机器人指向病变细胞；在靶向递送中，具有强大装载能力的微机器人是多种药物在体内运输所不可缺少的；在解毒应用中，较大的相对接触面积和无污染的批量生产是快速清除有毒物质的关键。因此，具有无接触操纵、装载能力强、可大批量生产等特点的微机器人被迫切需要。

目前，人们已经提出了许多有效的微机器人操纵策略，包括化学［10］、光学［11］、超声［12］和磁驱动［13］。在这些策略中，磁驱动因无燃料推进、无线操纵和高可控性等优点而受到广泛关注。螺旋结构作为大多数磁驱微机器人的经典结构，可以将平面旋转改变为向前运动［14-16］，已被用于制造螺旋微机器人。Zhang 等人通过金属沉积、光刻、反应离子蚀刻、lift-off 工艺以及用InGaAs/GaAs/Cr 将薄膜自卷曲，利用梯度应力形成微螺旋，制备了复合金属微螺旋［17］，但这种方法非常复杂。 Tottori 等人利用激光直写（Laser Direct Writing，DLW）制造了具有不同参数的微螺旋［18］。然而，螺旋状微结构的缺点是装载能力弱和相对接触面积小，而且采用单点扫描制造微螺旋非常费时。本课题组采用飞秒激光全息技术，利用液晶空间光调制器将高斯分布的飞秒激光调制成多焦点阵列、艾里光、涡旋光和贝塞尔光等结构光场，并用于快速加工多功能微纳米器件［19-20］，在保留飞秒激光高分辨率、真三维加工能力的基础上极大提高了加工效率。……