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Adaptive Opto‐Thermal‐Hydrodynamic Manipulation and Polymerization (AOTHMAP) for 4D Colloidal Patterning
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2024-11-15 , DOI: 10.1002/adma.202412895 Yang Shi, Lianrou Liu, Jingping Huang, Jianyun Xiong, Shuhan Zhong, Guoshuai Zhu, Xing Li, Ziyi He, Ting Pan, Hongbao Xin, Baojun Li
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2024-11-15 , DOI: 10.1002/adma.202412895 Yang Shi, Lianrou Liu, Jingping Huang, Jianyun Xiong, Shuhan Zhong, Guoshuai Zhu, Xing Li, Ziyi He, Ting Pan, Hongbao Xin, Baojun Li
Precision colloidal patterning holds great promise in constructing customizable micro/nanostructures and functional frameworks, which showcases significant application values across various fields, from intelligent manufacturing to optoelectronic integration and biofabrication. Here, a direct 4D patterning method via adaptive opto‐thermal‐hydrodynamic manipulation and polymerization (AOTHMAP) with single‐particle resolution is reported. This approach utilizes a single laser beam to automatically transport, position, and immobilize colloidal particles through the adaptive utilization of light‐induced hydrodynamic force, optical force, and photothermal polymerization. The AOTHMAP enables precise 1D, 2D, and 3D patterning of colloidal particles of varying sizes and materials, facilitating the construction of customizable microstructures with complex shapes. Furthermore, by harnessing the pH‐responsive properties of hydrogel adhesives, the AOTHMAP further enables 4D patterning by dynamic alteration of patterned structures through shrinkage, restructuring, and cloaking. Notably, the AOTHMAP also enables biological patterning of functional bio‐structures such as bio‐micromotors. The AOTHMAP offers a simple and efficient strategy for colloidal patterning with high versatility and flexibility, which holds great promises for the construction of functional colloidal microstructures in intelligent manufacturing, as well as optoelectronic integration and biofabrication.
中文翻译:
用于 4D 胶体图案的自适应光-热-流体动力学操作和聚合 (AOTHMAP)
精密胶体图案在构建可定制的微/纳米结构和功能框架方面前景广阔,在智能制造、光电集成和生物制造等各个领域都具有重要的应用价值。在这里,报道了一种通过自适应光-热-流体动力学操纵和聚合 (AOTHMAP) 的直接 4D 图案化方法,具有单颗粒分辨率。这种方法利用单束激光束,通过适应性利用光诱导的流体动力、光力和光热聚合来自动运输、定位和固定胶体颗粒。AOTHMAP 能够对不同大小和材料的胶体颗粒进行精确的 1D、2D 和 3D 图案化,有助于构建具有复杂形状的可定制微观结构。此外,通过利用水凝胶胶粘剂的 pH 响应特性,AOTHMAP 通过收缩、重组和隐身动态改变图案化结构,进一步实现 4D 图案化。值得注意的是,AOTHMAP 还支持功能生物结构(如生物微电机)的生物模式化。AOTHMAP 为胶体图案化提供了一种简单高效的策略,具有高度的通用性和灵活性,为智能制造中功能胶体微结构的构建以及光电集成和生物制造带来了巨大的前景。
更新日期:2024-11-15
中文翻译:
用于 4D 胶体图案的自适应光-热-流体动力学操作和聚合 (AOTHMAP)
精密胶体图案在构建可定制的微/纳米结构和功能框架方面前景广阔,在智能制造、光电集成和生物制造等各个领域都具有重要的应用价值。在这里,报道了一种通过自适应光-热-流体动力学操纵和聚合 (AOTHMAP) 的直接 4D 图案化方法,具有单颗粒分辨率。这种方法利用单束激光束,通过适应性利用光诱导的流体动力、光力和光热聚合来自动运输、定位和固定胶体颗粒。AOTHMAP 能够对不同大小和材料的胶体颗粒进行精确的 1D、2D 和 3D 图案化,有助于构建具有复杂形状的可定制微观结构。此外,通过利用水凝胶胶粘剂的 pH 响应特性,AOTHMAP 通过收缩、重组和隐身动态改变图案化结构,进一步实现 4D 图案化。值得注意的是,AOTHMAP 还支持功能生物结构(如生物微电机)的生物模式化。AOTHMAP 为胶体图案化提供了一种简单高效的策略,具有高度的通用性和灵活性,为智能制造中功能胶体微结构的构建以及光电集成和生物制造带来了巨大的前景。