中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精微納米工程實(shí)驗(yàn)室吳東教授課題組利用飛秒激光雙光子聚合技術(shù)，制備受pH驅(qū)動(dòng)的形狀可調(diào)的雙面神微柱。該微柱由pH敏感的水凝膠聚合而成，其體積可隨pH值的變化而變化。當(dāng)pH值小于9時(shí)，水凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮，反之則膨脹。利用不同的掃描次數(shù)使這些雙面神微柱的兩側(cè)在pH值變化時(shí)發(fā)生不同的膨脹，導(dǎo)致整個(gè)微柱發(fā)生可逆彎曲，如圖1.由于激光打印技術(shù)的高度靈活性，這些微柱的空間排列、高度和彎曲方向可以任意控制，因此可以制備出各種形狀可切換的表面圖案，如圖2.

　　圖1 雙面神微柱形狀變化原理示意圖。(a)雙面神微柱的加工過(guò)程;(b)加工完成后的微柱;(c)直立狀態(tài)下的微柱;(d)彎曲狀態(tài)下的微柱

　　圖2 高度可控雙面神微柱的加工。(a) 三根微柱組成的單元塊;(b) 四根向內(nèi)微柱組成的單元塊;(c)四根向外微柱組成的單元塊。圖中標(biāo)尺為10 μm

　　由于這種pH驅(qū)動(dòng)的可變形雙面神微柱具有良好的穩(wěn)定性以及可逆性，因此，該課題組探究了其在信息加解密中可能的應(yīng)用。如上所述，通過(guò)合理控制加工參數(shù)，可以任意控制雙面神微柱的彎曲方向。將不同彎曲方向的微柱組合在一起，便可以顯示特定信息。此外，當(dāng)pH<9時(shí)，雙面神微柱可以恢復(fù)到直立狀態(tài)，此時(shí)的雙面神微柱與單次曝光制備的普通微柱基本相同，難以分辨。基于這種現(xiàn)象，可以通過(guò)改變微柱陣列周圍環(huán)境的pH值，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定信息的加密與解密，如圖3.

　　圖3 雙面微柱陣列在信息加密/解密中的應(yīng)用。(a) 加密(左)和解密(右)的概念設(shè)計(jì);(b) 字母“J"的加密(左)和解密(右)的光學(xué)顯微圖。圖中標(biāo)尺為15 um

　　研究人員下一步將擴(kuò)展該加工方法，由單一地加工微柱結(jié)構(gòu)向加工復(fù)雜的形狀可調(diào)三維結(jié)構(gòu)發(fā)展，并嘗試與微機(jī)械、微驅(qū)動(dòng)等方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)微小物體的捕獲與運(yùn)輸。

參考文獻(xiàn)： 中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng) 

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