中國科學院深圳先進技術研究院(簡稱「深圳先進院」)9日發布消息稱，該院醫工所智能醫用材料與器械研究中心杜學敏研究員團隊自主研製出了新型光-電鑷原型系統(Photopyroelectric tweezer，PPT)，可實現對不同材質、相態和形狀物體的非接觸、跨尺度、普適、多功能操控。

在過去幾十年裏，有多次諾貝爾獎與光鑷操控技術相關。但傳統光鑷面臨着系統複雜、光損傷、操控作用力小、操控顆粒範圍窄、僅適用於透明物體等諸多挑戰，嚴重阻礙其實際應用。

深圳先進院研製的該光-電鑷能採用比傳統光鑷小7個數量級的光強，產生比傳統光鑷大7個數量級的操控作用力，進而成功實現體積範圍跨越10個數量級的液滴(1皮升至10毫升)操控，並實現細胞離子通道、單個細胞到細胞聚集體的不同尺度操控，為微型機器人、類器官、組織工程和神經調控等重點前沿科技領域研究提供全新工具和方法，其應用前景廣闊。

據了解，杜學敏團隊從2016年開始在光-電智能材料和靜電鑷領域開展研究工作，基於前期工作基礎，研究團隊開發出全新的光-電鑷。該光-電鑷由兩個核心元素組成：近紅外激光光源和光-電轉換器。

實驗結果表明，研發團隊提出的新型光-電鑷展現出了卓越、穩定的光電轉換性能，僅需每平方毫米2毫瓦的光照強度下即可產生0.26伏的表面電勢，光照強度增加可增強光-電場，即便將表面介質厚度改變範圍為1厘米至10厘米，電導率調整範圍為1.16毫西門子每厘米至91毫西門子每厘米，其光電性能仍能保持有效。

「傳統的光鑷需要的光強度較高，大約為每平方毫米一千萬毫瓦，會存在光損傷的問題，在微觀尺度的調控可能會灼傷甚至殺死細胞。相比之下，新型光-電鑷所需要的光照強度很低，通過高性能的光-電轉換器產生的介電泳力操控物體，以避免光強度對生物樣本的損傷。」杜學敏說。

值得關注的是，相比傳統的光鑷，該光-電鑷所需光照強度低7個數量級，卻能產生操控力高7個數量級，成功實現了不同材質(聚合物、無機物和金屬)、不同相態(氣泡、液體和固體)、不同形狀(球體、長方體、螺旋線)和活魚卵等物體的非接觸、普適性、程序化操控。