对不同尺度液滴的多功能操纵在各个领域都具有重大前景，特别是在精密化学和生物医学诊断方面。从实践的角度来看，有效的液滴操纵技术需要多功能集成和跨不同尺度的适用性。
磁激发由于其远程可控、生物相容性、对基质电荷等环境因素不敏感以及优异的透明度等优点，在液滴操纵领域获得了广泛的应用。然而，扩大磁响应液滴操纵的能力并将各种功能从微升扩展到纳升规模仍然是艰巨的挑战。
针对这一挑战，中国科学院（CAS）中国科学技术大学（USTC）微纳工程实验室胡艳雷教授及其研究团队与其他研究人员合作，开发了一种使用飞秒激光纳米加工技术的磁驱动 Janus 折纸机器人。
该机器人能够有效集成多种液滴操纵功能，包括三维液滴传输、合并、分裂、精确分配和按需释放子液滴，以及搅拌和远程加热。
此外，这种操纵策略表现出显着的稳定性，并允许操纵体积从约 3.2 纳升到约 51.14 微升的液滴。这项研究成果题为“用于跨尺度液滴全向操纵的磁性Janus折纸机器人”，已发表在《自然通讯》上。
磁响应双层 Janus 折纸机器人的上表面和下表面表现出不同的润湿特性。机器人的上表面处于超疏水状态，液滴附着力低，而下表面则处于疏水状态，液滴附着力高。
同时，机器人上表面设计了两条折痕，以便于接触时在毛细力作用下液滴自发包封。机器人的整体轮廓、折痕和表面微纳功能结构是通过飞秒激光扫描制造和修改的。
在磁场驱动下，机器人通过滚动主动接近并封装水滴，从而实现受控的水滴传输。此外，磁响应双层Janus折纸机器人可以通过定向滚动和折叠从较大的液滴中分配子液滴。
通过控制磁场强度，可以将分布的子液滴从机器人中挤出。利用其专门设计的超疏水外观，机器人轻轻地推动液滴以实现受控释放和分离。该机器人还可以在磁场的影响下旋转，实现受控的液体混合，并结合其光热特性，实现远程加热。
磁响应 Janus 折纸机器人的开发能够实现多功能的跨尺度液滴操纵，提供类似于商用磁力搅拌器的功能。除了快速混合水之外，这些机器人还能够通过加热和搅拌功能有效混合甘油等高粘度液体，实现超过 80°C 的温度。
基于其多样化的液滴操纵能力，磁响应 Janus 折纸机器人无缝集成了各种液滴处理功能，以实现连续的液滴操纵目标。例如，机器人通过滚动运动自主接近水滴，分配特定体积的子液滴，运输这些分配的子液滴与其他液滴合并，最后通过搅拌促进不同成分液滴的快速混合。这种多功能液滴操纵集成无缝延伸到纳升尺度。
在概念验证演示中，机器人经过表面修饰后，成功完成了核酸的提取和纯化。
总之，磁响应Janus折纸机器人能够实现跨尺度的液滴操纵，对精细化学工程、医疗诊断和微流体技术等不同领域的精确试剂输送、微滴图案化和快速微滴反应具有重要意义。
