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Manipulations optiques d‚¬†??interfaces liquides¬†: microfluidique et rh√©ologie

Matthieu Robert de Saint Vincent, Optical Manipulation Group, School of Physics & Astronomy, University of St Andrews, UK

par Salmon Jean-Baptiste - publié le , mis à jour le

Les m√©thodes optiques de manipulation et d‚ ??interrogation d‚ ??√©chantillons en phase liquide ont connu un d√©veloppement important au cours de la derni√®re d√©cennie, du fait notamment des atouts sp√©cifiques (absence de contact, st√©rilit√©‚ ?¶) qu‚ ??elles pr√©sentent. Deux approches compl√©mentaires permettent d‚ ??engendrer des effets m√©caniques avec de la lumi√®re : via un √©chauffement ou une r√©action chimique (transfert d‚ ??√©nergie), ou directement par les forces optiques (transfert de quantit√© de mouvement).

Dans la premi√®re partie de cet expos√©, je pr√©senterai une technique de manipulation optique bas√©e sur la premi√®re approche, et appliqu√©e √† la microfluidique digitale. Plus pr√©cis√©ment, l‚ ??√©chauffement localis√© induit par un faisceau laser focalis√© sur l‚ ??interface entre deux liquides non miscibles (eau et huile) module spatialement la tension interfaciale, ce qui provoque une traction de l‚ ??interface dans le sens du gradient (effet appel√© thermocapillaire ou Marangoni). Cet effet permet notamment de manipuler des gouttes individuelles s‚ ??√©coulant en microcanal, ou encore de forcer la rupture contr√īl√©e de jets liquides confin√©s. Je pr√©senterai quelques composants microfluidiques √©l√©mentaires ainsi r√©alis√©s et caract√©ris√©s (aiguillage, vanne, calibreur, diviseur), et discuterai certaines questions soulev√©es s‚ ??inscrivant dans un cadre plus large.

Je pr√©senterai ensuite une technique de microrh√©ologie optique aux interfaces actuellement en cours de d√©veloppement. Un faisceau laser fortement focalis√© sur une particule di√©lectrique peut la pi√©ger au voisinage du point focal (pince optique), permettant sa manipulation directe. Les forces et couples optiques ainsi appliqu√©s pouvant √™tre mesur√©s, la particule se comporte comme une sonde locale du milieu environnant. Cette technique est ainsi une voie prometteuse pour mesurer certaines propri√©t√©s rh√©ologiques bidimensionnelles sp√©cifiques d‚ ??interfaces liquides en pr√©sence de tensioactifs, et se pr√©sente comme une r√©duction d‚ ??√©chelle de dispositifs macroscopiques utilis√©s en rh√©om√©trie interfaciale.