Synthèse de nanomatériaux en dispositifs microfluidiques

Un dispositif microfluidique est un réacteur chimique opérant en continu et présentant une (ou plusieurs) dimension(s) interne(s) de l’ordre du micromètre. Ces réacteurs miniaturisés présentent une physique des écoulements des fluides bouleversée par rapport aux réacteurs en lot conventionnels.

Depuis le début des années 2000, les chercheurs en synthèse de nanomatériaux se sont approprié cette technologie afin de mieux contrôler la taille, la forme et la réactivité de ces nano-objets aux applications dans un nombre croissant de domaines. En effet, un grand nombre d'innovations technologiques et la conception de matériaux produits au XXI^e siècle seront influencés par les propriétés structurelles intrinsèques offertes par les nanomatériaux, allant de la synthèse chimique, au développement de produits de consommation (comme les nanocomposites à base de polymères dans le domaine du transport), à l’approvisionnement et le stockage de l’énergie (comme les membranes polymères électrolytes au sein des piles à combustible et les batteries lithium-ion), ou aux applications dans le domaine médical.

Cela est justifié par le grand nombre d’articles scientifiques publiés sur le développement de nanomatériaux pour des applications dans des domaines divers au cours de la décennie passée. Plus spécifiquement, les nanomatériaux synthétisés ont été appliqués largement en nanocatalyse pour :

• la synthèse chimique ;

• la production d’hydrogène ;

• la génération de l'énergie ;

• le stockage de l'énergie.

Des applications ont également été développées dans les domaines de l’optronique, de l’énergie photovoltaïque solaire, de la détection de gaz, pour les dispositifs d’affichage plasmoniques et enfin pour l’encapsulation de médicaments sous forme de nanoparticules pour faciliter leur délivrance au sein du corps humain.

Dans cet article, après une introduction des phénomènes physiques responsables de la réactivité en dispositif microfluidiques est, de nombreux cas d’étude sont présentés afin de détailler les différentes technologies microfluidiques existantes ainsi que leurs avantages et inconvénients. L’importance de ces dispositifs pour des études mécanistiques plus fines est étudiée et enfin la problématique de la montée en échelle vers la production industrielle est exemplifiée.