近日，深圳大学物理与光电工程学院及生物医学光子学研究中心团队在国际顶级学术期刊《AdvancedMaterials》（JCR一区TOP期刊，影响因子：32.086）发表题为“Highly-adaptable optothermal nanotweezers for trapping, sorting, and assembling across diverse nanoparticles”研究论文，发展了一种超强适应性光热镊，对于无论是有机、无机、不同形状、不同电量、还是生物形式的纳米颗粒，都可以进行捕获，具有极佳的适应性。并可实现捕获、分类、组装、和DSV多模态捕获形式。物理与光电工程学院陈嘉杰特聘研究员为该论文的第一作者，并与屈军乐教授和邵永红教授为该论文的共同通讯作者，深圳大学为第一完成单位与通讯单位。
一、简介
在生物医学工程领域，对纳米颗粒的操控至关重要，但传统光学方法却需要大量的激光能量，并且受到衍射极限的束缚。有没有一种方法可以突破这些限制，实现对各种纳米颗粒的灵活操控呢？
答案是肯定的！本论文通过精确调控光学热响应金膜边界层中的扩散光流和热渗透流，成功设计出了一款高度适应性的光热纳米镊（HAONT）。这款光热镊能够操控小至亚10 nm的单个纳米颗粒。这款光热镊的最大特点是其应用范围广泛，无论是有机、无机还是生物形式的纳米颗粒，它都能轻松应对。同时，它还提供了多种功能模式，如纳米颗粒的捕获、分类和组装，让操控变得更加多元化。
HAONT工作原理 图源：Advanced Materials
二、未来展望
HAONT主要依赖于颗粒与溶液之间的边界相互作用，其捕获势阱刚度相对较低，且难以捕获具有柔软形态的非刚性纳米颗粒。此外，由于陷阱方案依赖于平面热响应基底，实现三维操纵是极为困难的。此外，针对生物样品的热影响，我们建议研究人员首先确定他们正在研究的特定样品的最大温度耐受性，再选用合适的功率以及温度进行操控。
尽管存在局限，HAONT已经展现出多种工作模式，即捕获、分类、组装、和DSV模式。对于无论是有机、无机、不同形状、不同电量、还是生物形式的纳米颗粒，具有极佳的适应性。通过进一步的技术改进，如集成环境温度控制技术或引入电场，HAONT方案的固有生物相容性和适应性将使其成为适合各种应用领域的通用纳米操纵工具。
这款高适应性光热镊将有望成为合成生物学、光流体学、纳米光子学和胶体科学等领域的重要工具，为我们打开一扇全新的大门，使我们能够以前所未有的方式探索纳米世界。
本工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省自然科学基金、广东省重大人才工程引进类项目、广东省教育厅重点专项、深圳市科技计划项目、深圳市光子学与生物光子学重点实验室、深圳大学医工交叉研究基金、深圳大学科研仪器研制培育项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202309143
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