最新消息传来，上海理工大学光电学院的庄松林院士领导的谷付星教授课题组，成功研发了基于光热冲击效应的激光捕获技术——光热冲镊，实现了对微纳物体的捕获及任意操控，并在纳米机器人领域展开探索。相关成果“通过光热冲击在干固体接触条件下产生强大推力的自主纳米机器人”已于11月24日发表在《自然·通讯》杂志上。研究团队由顾兆麒、朱润琳和沈天赐博士生共同担任第一作者，通讯作者为谷付星教授，合作单位包括河北工业大学的刘旭教授和美国奥本大学的刘嘉教授，而庄松林院士则全程指导了这项研究。这一创新技术得到了国家及上海自然科学基金的资助，预示着在纳米制造、生物医学、航空航天以及军事等领域将迎来前所未有的应用场景。
光热冲镊系统在微观世界中实现了智能机器人的工作场景，继承了宏观世界中机器人技术的特性。团队运用金属纳米片，结合图像识别、深度学习、路径规划以及反馈控制等技术，打造了世界首个具有清洁功能的自主纳米机器人。这款机器人可识别所选区域的清洁程度，反复循环清扫，直至达到预期的清洁度。
激光捕获技术是纳米世界中操控物体运动的重要工具，然而在固体接触表面上应用一直具有挑战性。这项研究通过脉冲光源加热微纳物体，将吸收的光能转化为机械膨胀，在物体内产生瞬时载荷，即所谓的光热冲击。这种瞬间冲击效应的作用力超越了常规振动模式，类似于蛇类瞬间猛扑的速度远超其平时爬行速度，因此能克服微纳尺度的阻力，实现在固体表面上的移动。
这项技术的突破意义重大，让纳米机器人能够执行更加精确的任务。团队构建了名为HOUbot的纳米机器人，具备汽车一样的自由移动能力，能够做出更多样的动作。该机器人身上还搭载了用于原位湿度传感的半导体纳米线。通过采用宏观机械设计，这一纳米机器人能够承载更多的机载组件或货物，实现可执行具体任务的纳米级机器人。如图中所示，研究团队将多根纳米线拼成汉字“冲”和英文单词“SHOCK”的图案，生动展示了其灵活性与多样性。
