1.1 - Systèmes électrocinétiques
1.2 - Systèmes chromatographiques

Tableau 1 - Composition type d’un combustible UOx usé et calcul du volume minimal [...]
1.3 - Systèmes d’extraction liquide-liquide

2 - CONCEVOIR UN LABORATOIRE SUR PUCE POUR UNE APPLICATION À LA CHIMIE

2.1 - Fonctions de base

Tableau 2 - Principales fonctions intégrées dans les laboratoires sur puce
2.2 - Matériaux

Tableau 3 - Propriétés chimiques, physiques des matériaux utilisés pour les [...]
2.3 - Traitement de surface
2.4 - Assemblage et automatisation

4 - GLOSSAIRE

Bibliographie & annexes

Article de référence | Réf : CHV2226 v1

Laboratoires sur puce dédiés à la chimie - Conception

Auteur(s) : Clarisse MARIET, Laurent VIO, Christine DALMAZZONE, Marie MARSIGLIA, Axel VANSTEENE, Emmanuel MIGNARD

Date de publication : 10 juin 2019

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RÉSUMÉ

Concevoir un dispositif microfluidique pour la chimie implique la prise en compte des propriétés du ou des matériaux, la stratégie de gestion des fluides dans les microcanaux, l’hydrodynamique fixée par la géométrie des canaux et la physico-chimie des fluides. Après avoir décrit les phénomènes physico-chimiques et hydrodynamiques qu’il convient de connaître et de maîtriser pour mettre au point des méthodes de traitement d’échantillon, les différentes briques élémentaires appartenant à la boite à outils des systèmes microfluidiques sont présentées afin d’aider le concepteur de procédés à utiliser cette technologie de la façon la plus judicieuse.

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Auteur(s)

Clarisse MARIET : Ingénieur chercheur - Direction de l’Énergie Nucléaire (DEN), Service d’Études Analytiques et de Réactivité des Surfaces (SEARS), CEA, Université Paris-Saclay, Gif sur Yvette, France
Laurent VIO : Ingénieur chercheur - Direction de l’Énergie Nucléaire (DEN), Service d’Études Analytiques et de Réactivité des Surfaces (SEARS), CEA, Université Paris-Saclay, Gif sur Yvette, France
Christine DALMAZZONE : Ingénieur de recherche - Direction Physico-Chimie et Mécanique Appliquées, - IFP Énergies nouvelles (IFPEN), Rueil-Malmaison, France
Marie MARSIGLIA : Ingénieur de recherche - Direction Physico-Chimie et Mécanique Appliquées, - IFP Énergies nouvelles (IFPEN), Rueil-Malmaison, France
Axel VANSTEENE : Doctorant - Direction de l’Énergie Nucléaire (DEN), Service d’Études Analytiques et de Réactivité des Surfaces (SEARS), CEA, Université Paris-Saclay, Gif sur Yvette, France
Emmanuel MIGNARD : Chargé de recherche - CNRS, Université de Bordeaux, Solvay, LOF, UMR 5258, Pessac, France

INTRODUCTION

L’article [CHV 2 225], auquel le lecteur est invité à se reporter, expose les avantages et les inconvénients des laboratoires sur puce puis dresse l’état de l’art des microsystèmes développés spécifiquement pour des applications à la chimie séparative élémentaires (sels, métaux et radionucléides), pour les caractérisations chimiques et physico-chimiques des processus ainsi que pour l’intensification et l’accélération de la recherche et développement.

Le choix d’un dispositif microfluidique pour la chimie implique la prise en compte préalable de certaines contraintes comme le choix du ou des matériaux pour la conception des dispositifs et la gestion des fluides dans les microcanaux : compatibilité chimique, mouillabilité préférentielle aux parois, perte de charge, temps de mélange et de séjour, gestion d’une fraction solide (intégration d’un lit fixe ou écoulement d’une suspension par exemple), etc. C’est pourquoi le présent article est centré sur la description des phénomènes physico-chimiques et hydrodynamiques qu’il convient de connaître et de maîtriser pour mettre au point des méthodes de traitements d’échantillons telles que les techniques électrocinétiques, chromatographiques ou d’extraction liquide-liquide. Dans un second temps, les différentes briques élémentaires appartenant à la boite à outils des systèmes microfluidiques seront exposées afin d’aider le concepteur de procédés à les utiliser de la façon la plus judicieuse. Des exemples de procédés automatisés pour les besoins de l’industrie pétrolière seront présentés.

Voir aussi les articles [NM 6 020] et [NM 250] du traité Innovation – Nanosciences et nanotechnologies, et [IN 214] et [BM 7 970] du traité Mécanique – Travail des matériaux – Assemblage.

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - ZHUANG (Z.), MITRA (I.), HUSSEIN (A.), NOVOTNY (M.V.), MECHREF (Y.), JACOBSON (S.C.) - Microchip electrophoresis of N-glycans on serpentine separation channels with asymmetrically tapered turns. - Electrophoresis 32, p. 246-253 (2011).
(2) - BODOR (R.), MADAJOVA (V.), KANIANSKY (D.), MASAR (M.), JOHNCK (M.), STANISLAWSKI (B.) - Isotachophoresis and isotachophoresis – zone electrophoresis separations of inorganic anions present in water samples on a planar chip with column-coupling separation channels and conductivity detection. - J. Chromatogr. A 916, p. 155-165 (2001).
(3) - BLAS (M.), DELAUNAY (N.), ROCCA (J.-L.) - Electrokinetic-based injection modes for separative microsystems. - Electrophoresis 29, p. 20-32 (2008).
(4) - LIN (J.Y.), FU (L-M), YANG (R-J) - Numerical simulation of electrokinetic focusing in microfluidic chips. - J. Micromech. Microeng. 12, p. 955-961 (2002).
(5) - FU (L.M.), YANG (R.J.), LEE (G.B.), PAN (Y.P.) - Multiple injection techniques for microfluidic sample handling. - Electrophoresis...