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德國符茲堡大學(Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU)研究團隊，於今年8月發表最新微型機器人技術突破。團隊成功開發出一款尺寸小於1微米、約僅有人類頭髮直徑五十分之一的「光驅動奈米機器人(light-driven nanorobots)」。這款微型設備能直接在微觀生物環境中運作，不僅具備高機動性的轉向與導航能力，更實現了精準捕捉、搬運及釋放特定細菌的功能，為微生物學研究與生醫材料的微觀操控開闢了全新路徑。這項研究發表在《Nature Communications》。
光子反作用力化為推進引擎 奈米天線實現偏振光精準轉向
在微觀尺度下，如何為微型機器人提供穩定的動力與精確的導航控制，一直是奈米科技領域的一大難題。由JMU教授Bert Hecht所領導的研究團隊，巧妙利用「光子產生的反作用力(photon recoil)」作為微型設備的推進動力來源。
該微型機器人內部搭載了多達4個電漿奈米天線(plasmonic nanoantennas)。這些天線能吸收特定顏色與螺旋性(helicity)的光線，並將光線朝特定方向重新發射。
光子在改變行進方向時所產生的微小反作用力，其物理原理類似子彈射出時的後座力。由於奈米機器人本身的質量極小，這些微小的力量足以產生驚人的加速度與行進速度。
為了將機器人尺寸進一步縮小至1微米以下，團隊大幅簡化了導航系統。研究人員利用機器人內建的奈米天線導線特性，使其能自然與入射光的偏振方向對齊。研究人員僅需改變光線的「極化方向(polarization)」，即可精準控制機器人的朝向，配合持續推進的光子反作用力，實現了如同宏觀車輛般的靈敏轉向控制。
奈米機器人來當清潔工？90度極速轉彎、高效掃視區域 精準搬運菌群
實驗主要負責科學家Jin Qin指出，透過簡化設計，團隊成功讓機器人縮小到足以直接深入微生物世界的尺寸，其運作模式像是「微觀世界的清潔裝置(microscopic cleaning devices)」。
在操控性能方面，這款奈米機器人展現出極高的機動性，能進行極為迅速的90度轉向，協助其以系統化且高效率的方式掃描大範圍樣本區域。
在實驗室控制環境下，奈米機器人成功展示了選擇性捕捉、載運並將大量細菌釋放至指定位置的能力。即使在攜帶大型細菌群的負重狀態下，雖然行進速度略有下降，機器人仍能保持完整的機動性與操控功能。
Bert Hecht教授表示，這項成果展現了光線不僅能用於觀察微觀世界，更能主動「重塑」微觀環境。團隊指出，光驅動奈米清潔工的概念已在物理原理上獲得驗證，未來有望廣泛應用於微生物學分析、生醫標靶操作以及微觀生物材料的超精密操控等前瞻領域。
資料來源： https://www.sciencedaily.com/releases/2026/08/260816044850.htm
(編譯/實習記者 洪翊程)
