光热泳操控技术通过流体环境中高效的光-热-机械耦合，从而对操控对象施加间接光学力实现远程光学操控。与传统光镊相比，光热泳操控技术具有操控功率低、热损伤小等优势。其操控功率显著降低主要源于高效的光热转换效率及物体在局域温度梯度场中显著的热泳迁移速率。通过合理设计温度梯度场和构筑光热力场，光热泳操控技术可实现对单个物体的高精度操控，如微纳颗粒（金属颗粒、介电颗粒、聚合物颗粒）、微泳体、生物细胞及生物分子等。

  近日，清华大学孙洪波教授和林琳涵副教授在《ACS Nano》期刊上发表了题为“Opto-Thermophoretic Manipulation”的综述文章，该综述从阐述热泳物理机制出发，系统介绍了光热泳操控技术的开发、发展和技术特征，并总结了其在胶体科学和生命科学等领域的应用案例（图1）。此外，作者对光热泳操控技术的发展前景进行了展望，着重强调了提高该技术的生物兼容性对于拓宽其在生命科学领域应用的重要性并提供了相应的研究思路。

图1 光热泳操控技术的物理机制、技术特点及应用案例

  在胶体科学领域，胶体组装及印刷对功能性胶体器件的制备具有重要意义。光热泳组装技术通过引入耗散力作为胶体颗粒间的键合力，成功实现对于不同胶体颗粒的多样化组装。通过精细设计胶体颗粒的尺寸、材质及空间位置分布，可实现对手性超构分子的可逆组装（图2）。通过进一步调控热电场及引入光斑整形技术，使胶体颗粒克服颗粒-基底间的势垒，可以实现胶体材料的图案化印刷。

图2 光热泳组装技术及手性超构分子

  此外，由于生物细胞和分子在温度场中也普遍存在热泳迁移现象，光热泳操控技术在生命科学领域扮演着越来越重要的角色。例如，利用光热泳操控技术富集携带癌症标记物的囊泡，可实现对乳腺癌、前列腺癌等癌症的探测（图3）。此外，通过监测不同分子结合前后荧光强度的变化，可实现分子间相互作用的探测。

图3 光热泳操控技术用于癌症诊断

  该论文的第一作者为清华大学精密仪器系博士生刘少峰，通讯作者为孙洪波教授和林琳涵副教授。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c10427