Note publique d'information : L'invention du concept de µTAS (micro total chemical analysis system) au début des
années quatre vingt dix a ouvert aux fluides la porte du monde des microsystèmes.
Un laboratoire sur puce intègre toutes les fonctions d'un laboratoire macroscopique
déplacer, mélanger, chauffer des liquides, filtrer, séparer, détecter des molécules,
etc.) sur une petite surface (typiquement quelques centimètres carrés). Le challenge
technologique repose sur le couplage entre un microsystème conventionnel et un réseau
microfluidique. Si les procédés silicium et verre ont été largement utilisés durant
les années quatre vingt dix, ils présentent plusieurs inconvénients rédhibitoires
: incompatibilité des technologies silicium avec les forts champs électriques nécessaires
pour les séparations électrophorétiques et/ou le pompage électroosmotique, technologies
non adaptées pour des grandes surfaces, difficultés d'intégration dans un système
complet, prix élevé des matériaux et des procédés associés, etc. La solution explorée
dans cette thèse consiste à construire directement le réseau microfluidique sur un
microsystème conventionnel dans des résines photosensibles (SU-8), ce qui facilite
l'intégration et autorise la fabrication de structures 3D avec un excellent alignement
niveau à niveau. Les outils de caractérisation microfluidique développées et utilisés
dans le cadre de ce travail sont présentés. Les effets de surface étant fondamentaux
à cette échelle, une stratégie générique de modification des propriétés physicochimiques
de la SU-8 est proposée et caractérisée.
Note publique d'information : The invention of µTAS concept (micro total chemical analysis system) in the early
nineties introduced fluids in the microsystems world. A lab on chip integrates all
the functions of a macroscopic laboratory (handling, mixing, heating liquids, filtering,
separating, detecting molecules etc.) on a small surface (typically a few square centimetres).
The technological challenge lies on the coupling between a conventional microsystem
and a microfluidic network. As silicon and glass processes have been widely used in
the nineties, they demonstrated major drawbacks: incompatibility of silicon technologies
with high electric fields required for electrophoretic separations and/or electroosmotic
pumping, inadequate technologies for large surfaces processing, integration issues
in a complete system, high cost of the materials and associated processes, etc. The
proposed solution in this thesis consist on directly constructing the microfluidic
network above the conventional microsystem in photosensitive resists (SU-8), making
easier the integration and allowing 3D structures fabrication with an excellent level
to level alignment. Microfluidic characterization tools developed and used during
this work are presented. Surface effects becoming essential at this scale, a generic
modification strategy of physicochemical properties of SU-8 is also proposed and characterized.
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