Development of an electrochemical microsystem for the study of circulating micro-objects in a microfluidic channel

Dans le cadre de cette thèse, l’objectif est de caractériser des micro-objets circulant dans un microcanal à l’aide de techniques électrochimiques. Dans le but de concevoir et de fabriquer un tel système, plusieurs méthodes et techniques sont nécessaires. Tout d’abord, le microsystème est constitué de microcanaux en PDMS et de microélectrodes en couches minces. Les techniques de microfabrication telles que la lithographie molle et le dépôt des électrodes suivant le procédé lift-off seront utilisées en salle blanche. La micropuce fabriquée permet, à travers un écoulement diphasique, de générer des gouttelettes de phase dispersée (PBS ou azote) dans une phase continue (Liquide ionique « EMIMTFSI »). Des simulations numériques, en utilisant Comsol Multiphysics, sont réalisées pour d’une part optimiser la conception du microsystème et d’autre part comparer les résultats simulés et les résultats expérimentaux. Enfin, les méthodes électrochimiques telles que le bruit électrochimique et la spectroscopie d’impédance permettent d’analyser les gouttelettes générées dans la puce microfluidique. Les fluctuations de la résistance d’électrolyte sont mesurées à l’aide de la technique du bruit électrochimique et l’amplitude de ces fluctuations est reliée directement à la taille et la forme des particules en écoulement. Le dispositif de séparation des micro-objets est en cours de développement. Il repose sur la diélectrophorèse afin de séparer les particules d’intérêt du reste.In this thesis, the aim is to characterise micro-objects flowing in a microchannel using electrochemical techniques. In order to design and fabricate such a system, several methods and techniques are required. Firstly, the microsystem consists of PDMS microchannels and thin film microelectrodes. Microfabrication techniques such as soft lithography and lift-off electrode deposition will be used in a clean room. The fabricated microchip allows, through a two-phase flow, to generate droplets of dispersed phase (PBS or nitrogen) in a continuous phase (ionic liquid "EMIMTFSI"). Numerical simulations, using Comsol Multiphysics, are carried out to optimise the design of the microsystem and to compare the simulated results with the experimental results. Finally, electrochemical methods such as electrochemical noise and impedance spectroscopy are used to analyse the droplets generated in the microfluidic chip. Fluctuations in electrolyte resistance are measured using the electrochemical noise technique and the magnitude of these fluctuations is directly related to the size and shape of the flowing particles. The micro-object separation device is currently being developed. It is based on dielectrophoresis to separate the particles of interest from the rest