过去，制造比人类头发丝还细微的三维结构，主要依赖两光子聚合（two-photon polymerization，2PP）等3D微纳米制造技术。借助该类方法制作的微型雕塑——例如埃菲尔铁塔或泰姬陵的微缩复制品——曾引发广泛关注。与此同时，3D微纳米制造在医学、工程学与机器人学等领域也被视为关键技术之一。

不过，相关制造路线长期面临材料选择受限的问题：微型三维物体通常只能由少数材料制成，主要集中在聚合物体系。

在2026年1月28日发表于《自然》的一项研究中，马克斯·普朗克智能系统研究所（MPI-IS）与新加坡国立大学（NUS）的科研团队报告了一种新的微纳尺度3D制造方法，旨在突破对聚合物材料的依赖。研究显示，该方法可将多种材料作为构建单元，包括金属、金属氧化物、碳材料以及半导体等。

共同通讯作者、新加坡国立大学助理教授张明超表示，该研究的核心在于精确操控光流体学相互作用（光驱动流动），在受限的三维空间内引导微粒或纳米粒子的三维组装。

研究团队介绍，方法的关键机制是由飞秒激光在液体中加热一个微小点所产生的热诱导局部流体流动。在粒子随机分散的液体中，这一“热点”区域会在光流体作用下将粒子定向引导并促使其聚集。若激光作用位置靠近预制的聚合物微模具（形状类似带侧向开口的模具），粒子可在开口处组装并进入模具内部，逐步在模具中累积成形。

论文第一作者、曾任MPI-IS研究员、现为卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）博士后吕翔龙称，飞秒激光产生的局部热梯度可形成强流动，将粒子精确推向并引入模板中预期位置；同时，模具形状可按需求设计，包括立方体、球体、羊角面包形状等多种形态。

团队表示，在粒子完成组装后，聚合物模板可在后处理步骤中去除，从而获得完全由目标材料构成、具备所需形状与尺寸的独立结构。

为展示该光流体组装方法的应用潜力，研究人员制造了多种微型器件与结构，包括可在头发丝细的通道中按粒径分选粒子的微型阀门；以及由多种材料构成的微型机器人，这些机器人可在光照或外部磁场驱动下实现不同运动方式。

研究还称，相关结构表现出良好的稳定性：组装粒子之间通过强范德华力结合，即便不存在化学键合，结构仍可自支撑并保持机械稳定。

MPI-IS的Metin Sitti在总结中表示，该光流体组装技术旨在克服传统两光子聚合在材料方面的限制，使得几乎任何材料都有机会用于制造微小三维物体，从而为多功能微型机器人与微尺度技术等方向提供新的可能性。