實(shí)現(xiàn)液滴或氣泡的精準(zhǔn)靈活操控對(duì)于微流控芯片、生物醫(yī)藥傳遞、軟機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要。目前操控或驅(qū)動(dòng)手段主要有兩種方法，一種是對(duì)界面材料改性或引入微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的被動(dòng)式方法，但基底表面性質(zhì)需要對(duì)材料進(jìn)行預(yù)處理，而且氣泡始終限制在平面或彎曲的二維空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，另一種是借助外加物理場(chǎng)的主動(dòng)調(diào)控方法，具有更大的操控自由度，且氣泡或液滴呈現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)特性與所加外力場(chǎng)息息相關(guān)。但目前對(duì)于實(shí)現(xiàn)氣泡或液滴在三維空間尺度上的高效靈活非接觸式操控仍然具有挑戰(zhàn)。

近日，復(fù)旦大學(xué)航空航天系鄧道盛/胡曼課題組開(kāi)展激光操控水下氣泡彈跳運(yùn)動(dòng)的相關(guān)研究，巧妙利用純水介質(zhì)對(duì)980 nm近紅外激光的體吸收光熱響應(yīng)特性，結(jié)合固/液界面對(duì)流傳熱，構(gòu)建了獨(dú)特的逆溫層區(qū)域，觀察到了氣泡在液體內(nèi)部作周期性的定點(diǎn)彈跳運(yùn)動(dòng)以及跟隨彈跳運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)模式。相關(guān)成果以“Near-infrared-laser-navigated dancing bubble within water via a thermally conductive interface”為題發(fā)表于Nature Communications。

該研究提出了一種非接觸高效三維操控氣泡的體系，揭示了純水介質(zhì)中激光驅(qū)動(dòng)氣泡彈跳運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在機(jī)理，為開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新型的光流控器件做出了有益探索。復(fù)旦大學(xué)航空航天系青年副研究員胡曼和博士生王峰為該論文共同第一作者，胡曼和鄧道盛研究員是論文的共同通訊作者。論文的合作者包括上海大學(xué)莊啟亮教授；復(fù)旦大學(xué)航空航天系博士后霍鵬和顧希，博士生陳力和李雨琪。(來(lái)源：綜述復(fù)旦大學(xué)）