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RÉSUMÉ
La nanofluidique est une miniaturisation ultime des laboratoires sur puces, et correspond au contrôle d'écoulements dans des dispositifs nanométriques. Cet article rappelle d'abord les points forts de la microfluidique, puis présente les spécificités des systèmes nanofluidiques. Leur développement est rendu possible par les progrès récents en nanofabrication, un aperçu est donné des méthodes de réalisation de nanocanaux : lithographie classique, nanostructuration par des voies alternatives, techniques de réplication. Sont ensuite exposés les phénomènes en jeu au sein de nanocanalisations, puis les premières applications avec des puces capables de réaliser des fonctions électroniques, ou de permettre la manipulation fine de biomolécules pour le diagnostic clinique. Enfin, sont données quelques perspectives qui démontrent le fort potentiel applicatif des systèmes nanofluidiques, dans des domaines aussi variés que la biologie, les nanotechnologies, ou l'optique.
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INTRODUCTION
Au cœur de l'essor de la microfluidique, les dispositifs nanofluidiques, repoussant les limites de la miniaturisation avec la manipulation de fluides à des échelles inférieures à une centaine de nanomètres, émergent. Ils constituent de bons systèmes modèles pour améliorer notre compréhension fondamentale (nano-hydrodynamique, confinement de biomolécules), mais sont aussi une source très prometteuse d'applications potentielles dans les domaines des nanotechnologies, de la chimie analytique, voire de l'optique.
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Phénomènes en jeu
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2. Technologies de fabrication
L'essor actuel de la nanofluidique provient en grande partie des progrès récents en nanofabrication et de sa combinaison avec des outils de manipulation des fluides [2] [3] [4].
Nous présentons d'abord un aperçu des méthodes qui permettent la réalisation de structures modèles pour le contrôle de fluides, aux échelles nanométriques.
2.1 Définitions et classifications
Selon la définition communément adoptée et déjà présentée, la nanofluidique implique des écoulements au sein de canaux dont une dimension au moins est inférieure à 100 nanomètres. Une première classe de nanocanaux est constituée de systèmes dont une dimension seulement vérifie ce critère : il s'agit des « nanofentes » dont le rapport d'aspect, défini comme le ratio hauteur/largeur (h/L sur la figure 1), est petit devant l'unité. Celles-ci présentent l'avantage de pouvoir être obtenues à des coûts raisonnables en adaptant les techniques standard de photolithographie. Un certain nombre d'applications nécessite la présence de deux dimensions dans la gamme du nanomètre (rapport d'aspect proche de 1). Cela implique l'utilisation de techniques de nanopatterning spécifiques, plus ou moins coûteuses et sophistiquées selon la dimensionnalité du réseau : nous distinguerons ici les technologies permettant la réalisation de réseaux bidimensionnels (voire tridimensionnels), de celles amenant à des réseaux 1D (lignes). Pour illustrer ces notions, les schémas et images au microscope électronique à balayage de la figure 1 a et b présentent des réseaux 1D de lignes de rapports d'aspect faible (gauche) et proche de 1 (droite).
Du point de vue des matériaux structurels, le plus répandu est le silicium (ou l'oxyde de silicium). Il profite du savoir-faire issu de la microélectronique ; sa chimie de surface est bien connue et peut être contrôlée par des couches moléculaires d'organo-silanes autoassemblées. Les polymères peuvent cependant être une alternative intéressante du fait de leur faible coût, de la possibilité de mouler les structures de manière parallélisée, et de l'existence d'une large gamme de propriétés optiques et mécaniques.
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Technologies de fabrication
BIBLIOGRAPHIE
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(4) - FAVIER (F.) - Nanofils de palladium pour détecteurs à hydrogène. - [NM 5 600] Nanotechnologies (2007).
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(5) - MINEA (T.) - Nanotubes de carbone. Synthèse par procédés plasma. - [NM 620] Nanotechnologies (2007).
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ANNEXES
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