引言：
一項可能重新定義在黏性環境中操控微觀粒子的突破性進展，由一組研究人員揭示了一種新穎的機制，透過螺旋光熱黏性流動產生複雜的旋轉動力學。這項研究於近期發表在《Light: Science & Applications》期刊上，開創了一種透過緊密控制的螺旋流動，驅動平面外旋轉和持續粒子旋轉的方法。這項發現為微流體學、生物工程和材料科學等領域開闢了新的可能性，為精確控制微觀尺度下的物體運動提供了前所未有的工具。
創新機制：光熱黏性螺旋流
研究團隊利用光熱效應，在黏性介質中產生精確控制的螺旋流動。這種方法涉及使用聚焦雷射光束加熱液體，從而在液體中產生溫度梯度。由於液體的黏度對溫度敏感，因此產生的溫度梯度會導致黏度梯度，進而驅動液體流動。透過巧妙地設計雷射光束的形狀和路徑，研究人員能夠產生複雜的螺旋流動模式，這些模式能夠有效地操縱和旋轉微觀粒子。
這種光熱黏性螺旋流動的獨特之處在於其能夠產生平面外的旋轉。傳統的微流體技術通常難以實現這種三維運動，因為它們主要依賴於平面內的流動。然而，透過利用螺旋流動的複雜幾何形狀，研究人員能夠有效地將粒子推出平面，並誘導它們進行持續的旋轉。這種能力對於許多應用來說至關重要，例如在微流體裝置中混合液體、分離細胞或組裝微觀結構。
實驗驗證：微粒旋轉的精準控制
為了驗證他們提出的機制，研究人員進行了一系列精密的實驗。他們使用微米級的聚苯乙烯粒子作為探針，觀察它們在螺旋流動中的運動。透過追蹤粒子的位置和方向，研究人員能夠精確地測量它們的旋轉速度和軌跡。實驗結果與理論預測高度吻合，證實了螺旋流動確實能夠有效地誘導粒子的旋轉。
研究人員還發現，透過調整雷射光束的功率和形狀，他們可以精確地控制粒子的旋轉速度和方向。這種控制能力為微觀尺度的物體運動提供了前所未有的靈活性。例如，研究人員展示了如何使用螺旋流動來選擇性地旋轉特定類型的粒子，從而實現高效的分離和分類。此外，他們還展示了如何使用螺旋流動來組裝微觀結構，例如鏈狀結構和環狀結構。
潛在應用：跨領域的廣闊前景
這項研究的成果具有廣泛的應用前景。在微流體學領域，螺旋流動可以用於改進混合、分離和反應等過程的效率。在生物工程領域，螺旋流動可以用於操縱細胞、遞送藥物和構建組織支架。在材料科學領域，螺旋流動可以用於組裝微觀結構、製造新型材料和開發先進的感測器。
總而言之，這項研究為我們提供了一種強大的工具，用於精確控制微觀尺度下的物體運動。透過利用光熱黏性螺旋流動，我們可以實現前所未有的控制水平，並開闢新的應用領域。隨著研究的深入，我們有理由相信，這項技術將在未來幾年內對科學和工程領域產生重大影響。這項研究發表於2026年5月11日，並可在以下連結找到更多資訊：
https://bioengineer.org/helical-flows-induce-rotation-in-viscous-microenvironments/ 。
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原始資料來源: GO-AI-6號機
Date: May 11, 2026