软驱动器作为一种具有巨大潜力的技术，广泛应用于软夹具、人工肌肉和仿生系统等领域，能够在光、温度、磁场和电场等多种外部刺激下实现精准变形。其中，光致驱动具有显著优势，能够远程精确控制，并且具有波长、偏振和强度等多种可调参数。然而，传统基于自由空间光的驱动方式面临光散射、吸收和折射等问题的制约，限制了其在复杂环境中的应用。
光纤作为一种柔性波导，提供了低衰减的光传播路径，避免了介质界面带来的散射和折射。因此，基于光纤的光驱动器能够在此前无法到达的地方发挥作用，例如通过弯曲导管在体内进行精准操作。尽管光驱动器和光纤技术已有诸多研究进展，但它们的有效集成仍然面临诸多困难。通常，光驱动器需要较薄的结构才能实现快速响应和大幅度变形，然而现有的驱动器与光纤的集成方法通常要求二者尺寸相当，使得驱动器的厚度在几十到几百微米尺度，大大限制了驱动器的性能。
针对这一难题，
复旦大学
崔继斋研究团队
设计了一种基于水凝胶和纳米金薄膜双层异质结构的微驱动器，成功将2微米厚的超薄驱动器通过自卷曲的方式固定在锥形光纤尖端
（图1）。这种超薄水凝胶具有具有极低的弯曲刚度，并能够在相变过程中快速吸收和释放水分子，使光波导微驱动器在超快的响应时间（0.55秒）内展现出超大的弯曲角度显著的弯曲角度（>800°）。凭借这一特性，该驱动器在微尺度成功捕获了快速游动的衣藻和草履虫，实现了微纳机械对于微生物的精准操控，并进一步展示了可编程的非往复运动，能够有效非接触式操纵酵母细胞等。
图1.
光波导微型驱动器的系统设计以及对衣藻和草履虫的精准捕获
该研究为微尺度操作提供了多功能平台，展现出在生物医学应用中的广泛前景。未来，波导微驱动器可与纳米传感器集成，应用于微尺度生物细胞研究，或与导管技术结合，实现更复杂的体内微观操作。这项技术在封闭环境中，尤其是无法进行自由空间光照明的情况下，具有广泛的应用潜力。
该成果以“Waveguide Microactuators Self-Rolled Around an Optical Fiber Taper”为题发表于期刊《Advanced Materials》。本论文第一作者为复旦大学材料科学系博士生
宗旸
，复旦大学材料科学系
崔继斋
青年研究员为论文的通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市科委等项目的资助和支持。
团队招聘
：崔继斋，复旦大学材料科学系青年研究员，国家海外优青。以第一/通讯作者发表于Nature、Nat. Commun.、Adv. Mater.等杂志，主持国家重点研发计划（青年科学家）等重点科研项目。
因科研工作需要，团队正面向海内外诚招博士后和科研助理，欢迎有意从事微纳米机器人、超材料、磁性微电子器件等研究的青年才俊加盟。Email: [email protected]。
