光学・フォトニクス：高性能3Dマイクロマニピュレーション用の光ファイバーグリッパー
Nature 655, 8121 doi: 10.1038/s41586-026-10673-7
光ピンセットは、精密で非接触の制御を可能にするが、作用する力の範囲は限定されており、対象の特徴と環境条件に厳しい要件を課す。ミリメートルスケールの機械式ピンセットは、より大きな把持力を発揮できるが、精密な操作には適していない。光ファイバーにマイクログリッパーを直接統合することで、精密なマイクロマニピュレーションに向けた新しい手法が得られる。しかし、既存のファイバー統合型ピンセットは、簡略化されたアーキテクチャー、制約の多い設計、ミリメートルスケールの占有面積に主に起因して、狭い空間内での微視的対象（例えば、単一細胞）の高性能操作を実現するには依然として課題がある。今回我々は、2段階の2光子重合によって作製される三次元（3D）の光ファイバーグリッパー（OFG）を報告する。OFGは、硬質でフォトレジスト製のマイクロクローと、銀ナノ粒子をドープした軟質の熱応答性ヒドロゲルの筋肉から構成されており、そのサイズはわずか38 × 38 × 61 μm3である。OFGは、約340 μN mg−1の力対質量比を示し、既報のファイバー統合型ピンセットの性能を1〜2桁上回る。OFGは、不透明な粒子、不規則なマイクロ機械部品、多様な単一細胞タイプを操作できる。我々はさらに、複雑なマイクロデバイス（ベアリング、シャフト、ギアボックス）の3Dマイクロ集合や、狭い環境（< 300 μm）での生体模倣サンプリングにおける可能性を実証した。これらの結果は、OFGを3Dマイクロマニピュレーションに向けた小型のファイバー先端マニピュレーターとして位置付けるとともに、光場トラッピングとミリメートルスケールの機械式ピンセットの中間の力領域において、可逆的で調整可能な把持機能を提供している。
