光驱动纳米机器人问世，可实现细菌的精准捕获与搬运
近日，德国维尔茨堡大学的研究团队成功开发出一种由光子驱动的纳米级机器人，其尺寸约为人类头发直径的1/50。该装置可在液体环境中对细菌进行追踪、捕获、搬运和释放，为微观尺度下的微生物操控开辟了全新的技术路径。
在传统方法难以介入的微米乃至亚微米尺度上，实现对细菌等生物体的精准操作始终是科研领域的挑战。这项新成果表明，对单个细菌进行捕获和重新定位等任务，如今已具备技术可行性。
该研究由维尔茨堡大学教授伯特·赫希特领导。其关键技术原理基于光子发射时产生的微弱反冲效应，用来驱动这些微米级别的“微型无人机”在液体中运动。
这些装置内部集成了最多四根等离激元纳米天线。天线可选择性地吸收特定偏振态的光，并以方向性方式再发射光子，每一次光子的释放都会产生微量反冲，类似于枪械射击时的后坐力。由于机器人本身质量极小，这种微弱力足以推动其快速移动。
在最新进展中，研究人员将这类光驱动机器人的尺寸进一步缩小至亚微米级，并简化了控制机制，同时保持了基于光子反冲的推进系统。
研究团队利用了天线在入射光偏振作用下自然对齐的特性，通过调整偏振方向，即可改变机器人的运动方向。其推进机制仍依赖光子反冲力，使得整体操控方式更接近于宏观世界的“转向+推进”模式。
论文第一作者金琴指出，这类机器人本质上是一种光驱动纳米设备，能够精准锁定并捕获细菌。由于结构更简单，其尺寸已缩小到可以直接进入微生物活动区域的尺度，可被视作一种“显微级清洁工具”。
该机器人具备极高的机动性，可在短时间内完成90度转向，从而在较大液体样本范围内进行高效扫描。同时，它还能有选择性地捕获并运输大量细菌，并在指定位置释放。
这意味着，在受控环境中，这种装置有望实现对微观环境的“清洁”——将细菌聚集并转移至目标区域。
赫希特教授表示，这一发现清楚地展示了光不仅可用于观察微观世界，更可以用于主动塑造和操控微观系统。尽管“微型机器人清洁工”听起来充满科幻色彩，但其物理原理已在实验中得到验证。
即使在携带较大细菌团簇的情况下，机器人仍能保持良好机动性，尽管速度略有下降。研究人员指出，这种稳定性进一步证明了该技术在微生物学、生物医学研究以及微尺度精密控制等领域的应用前景。
相关研究成果题为《A nanoscale robotic cleaner》，由金琴、Carsten Büchner、吴晓飞与赫希特共同完成，并于2026年3月27日正式发表。