基于光的微毛细管监测激发了制造业和生物技术的创新

研究人员开发了一种突破性的技术，该技术利用光来可视化纳米级玻璃微毛细管尖端，实现了与其他物体的精确和精细接触

“微毛细管”是一种由玻璃管制成的精密工具，其孔径非常小（直径为0.1毫米至0.000010毫米）。它被用作各个领域的重要工具，从生物技术到操纵细胞，再到微电镀和纳米3D打印

具体而言，它用于生物技术中的任务，例如在体外受精（IVF）期间将精子注射到卵子中，或作为穿透细胞膜以研究细胞机制的工具。在电镀中，它允许在极小的区域内镀金属，这对于制造精密电子电路或微结构非常有用。它还可以用作3D打印喷嘴，以打印三维的超细结构

使用微毛细管的一个主要问题是确保尖端的精细和精确接触，这样玻璃微毛细管就不会破裂或损坏目标物体。过去，接触是通过光学显微镜观察来确定的，但对于纳米级超细微毛细管，由于衍射分辨率有限，无法确定接触

尽管已经采用了其他方法，如监测电流或机械振动，但它们的通用性受到材料特性（仅限于导电材料）或可能影响结果的干扰的限制

Jaeyeon Pyo博士团队开发的新方法利用了光。当光投射到玻璃微毛细管中时，光穿过管到达尖端。当尖端不接触物体时，会观察到明亮的散射光，一旦它接触到物体，它就会立即消失。这种简单的方法只需要一个光源就可以超过光学显微镜的分辨率极限进行接触检测，这是一项了不起的成就，如果不全面了解纳米级的光物质相互作用，就无法实现

研究小组通过各种实验和模拟发现，以衰减波形式传输的光在接触时不会在尖端散射，而是传输到它接触的物体上。为了验证这项技术的适用性，他们展示了微玻璃管在各个领域的精确接触检测能力，包括纳米3D打印工艺、微铜电镀工艺和堵塞溶液，以及口腔上皮细胞中细胞壁的入侵，证实了其准确和即时的检测性能

通过各种实验和模拟，研究小组发现，以衰减波形式传播的光被转移到接触的物体上，而不是在尖端散射

为了验证这项技术的适用性，该团队展示了微毛细管在各个领域的精细接触，如纳米级3D打印工艺、铜的微电镀工艺、解决喷嘴堵塞和口腔上皮细胞膜的入侵，证实了其精确和即时的检测性能

该研究作为封面文章发表在ACS Nano上

Jaeyeon Pyo博士解释了这项研究的背景，他说：“由于之前开发的基于光学显微镜观察的纳米级3D打印工艺面临物理限制，因此需要一种全新的方法来提高分辨率、稳定性和产量。

”随着对纳米级光学物理学的理解，我们提出了一个突破性的想法，即利用3D打印喷嘴作为监测其接触的工具，从而取得了成功的结果。“

完成了原始技术的专利申请后，KERI预计这一突破将吸引需要纳米级精密工艺的各种研究机构和行业的极大兴趣，如3D打印、显示器、生物技术、电镀和微电子。

该技术的简单性可以通过使用单一光源来实现，没有材料或环境限制，这表明其具有广泛的潜在应用。Jaeyeon Pyo博士的团队计划进一步证明和验证其在更多领域的适用性，积极发现有需求的公司，并寻求技术转让