ナノ科学：光流体工学的な三次元マイクロファブリケーションおよびナノファブリケーション
Nature 650, 8102 doi: 10.1038/s41586-025-10033-x
三次元（3D）マイクロファブリケーション/ナノファブリケーション技術は、複雑なマイクロ構造/ナノ構造の精密構築を可能にすることによって、さまざまな分野を一変させた。しかし既存の方法は、従来のポリマーの枠を超える多様な材料から複雑な3D構造を作製する際、課題に直面している。今回我々は、閉鎖3D空間内で光流体工学的相互作用を精密に操作することによる、さまざまな材料に適合する普遍的な3Dマイクロファブリケーション/ナノファブリケーション戦略を導入し、ボリューメトリック自由造形3Dマイクロ構造/ナノ構造の創成を可能にした。フェムト秒レーザー誘起加熱スポットにより局所的な熱勾配が生成され、これにより、ナノ粒子分散系の光流体工学的相互作用の精密な時空間的制御が得られる。その結果、さまざまな形状と組成（金属、金属酸化物、カーボンナノ材料、量子ドットなど）のナノ粒子を、複雑な3Dマイクロ構造へと迅速かつ高度に局在化して組み立てることが可能になる。我々は、その汎用性を実証するために、異なるサイズのマイクロ粒子/ナノ粒子を高速分離する、サイズ選択的ふるい分け機能を備えた3Dマイクロ流体バルブや、異なる外部刺激によって多モード移動運動する、4つの異なる機能性材料と一体化させたマイクロロボットなどの多機能マイクロデバイスを作製した。今回の光流体工学的3Dマイクロファブリケーション/ナノファブリケーション法は、先進材料イノベーションや小型デバイス開発に向けて新しい機会を開き、コロイドロボット工学、マイクロフォトニクス/ナノフォトニクス、触媒反応、マイクロ流体工学への広範な応用に向けて道筋をつけるものである。
