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Theses Year : 2009

Microfluidics pervaporation for screening and in situ concentration measurement

Pervaporation microfluidique pour le criblage et mesures de concentration in situ

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Abstract

This thesis presents the design and implementation of a microfluidic device in PDMS (Polydimethylsiloxane) for the exploration of phase diagrams. The microsystem uses pervaporation (evaporation through a membrane). It includes independent microchambres 5nL solution which concentration changes over time. It is possible to concentrate up to the observation of phase transitions (demixing, nucleation, crystallization, ...). We have shown that pervaporation is an interesting method for phase diagram explorations. In parallel, we developed an original tool for in situ and in real time concentration measurements, which is the fundamental screening parameter. This tool, based on the principle of refractometry, has the advantage of being non-intrusive and requires no special modification of the microsystem. The method uses the microchannel walls as optical elements. We show that this method allows to measure diffusion coefficients and viscosities in T-junctions without adding tracers nor use fluorescence. We used this method for measuring in situ concentration in screening experiments using model fluid systems (ionic solutions, surfactants, polymers, proteins, ...).
Ce travail de thèse présente la conception et la réalisation d'un dispositif microfluidique en PDMS (Polydiméthylsiloxane) pour exploration des diagrammes de phase. Le microsystème est basé sur le principe de pervaporation (évaporation à travers une membrane) et comporte des microchambres indépendantes de 5nL de solution dont on fait varier la concentration au court du temps. Il est possible de concentrer jusqu'à l'observation de transitions de phases (démixtion, nucléation, cristallisation, ...). Nous avons montré que la pervaporation est une piste intéressante pour l'exploration de diagrammes de phases. En parallèle, nous avons développé un outil original de mesure in situ en temps réel de la concentration, paramètre essentiel du criblage. Cet outil, basé sur le principe de réfractométrie, a pour avantage d'être non intrusif et ne requiert aucune modification particulière du microsystème. La méthode consiste à utiliser les parois des microcanaux comme éléments optiques. Nous montrons que cette méthode permet de mesurer un coefficient de diffusion et un rapport de viscosité dans une jonction en T sans ajout de traceurs ni utilisation de la fluorescence. Nous avons utilisé cette méthode de mesure de la concentration lors d'expériences sur des systèmes modèles (solutions ioniques, surfactants, polymères, protéines, ...).
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Dates and versions

pastel-00555545 , version 1 (13-01-2011)

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  • HAL Id : pastel-00555545 , version 1

Cite

Annick Marin. Pervaporation microfluidique pour le criblage et mesures de concentration in situ. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00555545⟩
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