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光驱动纳米机器人可精准操控单个细菌

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2026-04-15 13:12:20

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微型机器人正将人类与微观世界“直接互动”的梦想一步步变为现实。德国维尔茨堡大学研究团队研制出一种由光驱动的纳米机器人，其尺寸仅为人类头发直径的约五十分之一，能够在水环境中对细菌等微小生物进行精准捕获、搬运和释放。相关成果发表于新一期《自然·通讯》杂志。未来，这类纳米机器人有望在微生物学、生物医学以及微尺度精准操控等领域发挥重要作用。

在微观尺度下，对单个细胞或细菌等生物对象进行可控操作一直是科研难题。此次研究展示，这些被称为“微观清洁工”的纳米机器人，已具备在实验室条件下收集并重新分布细菌的能力，为微观操控提供了新路径。

此前，团队已经开发出利用单个光子的反冲驱动的微米级装置。在当前研究中，团队将这些光驱动机器人进一步微型化。新突破的关键在于，在不削弱基于光子的推进机制的前提下，简化了其操控方式。他们利用嵌入机器人内部的纳米天线结构会随入射光偏振方向自动对齐的特性，通过调节光的偏振来控制机器人的朝向，而推进仍由光子反冲提供，从而实现高效稳定的运动控制。

实验表明，这些纳米机器人表现出极高的灵活性。它们可以实现极快的90度转向，能够系统、高效地扫描样品中的大范围区域。此外，它们还能选择性地捕获、运输并释放细菌，这使得它们能够在受控的实验室条件下，通过收集细菌并将其沉积到指定位置，有效“清洁”微观环境。即使在搬运较大细菌群时，机器人仍保持良好的可控性，仅速度略有下降。（记者张佳欣）

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