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Fiche détaillée Thèses
Université Sciences et Technologies - Bordeaux I (2010-10-08), Jean-Pierre Delville (Dir.)
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These_MRobert-de-St-Vincent_2010.pdf(8.9 MB)
Écoulements microfluidiques pilotés sans contact par une onde laser
Matthieu Robert De Saint Vincent1

L'effet thermocapillaire (ou Marangoni) est la résultante mécanique d'un gradient de tension interfaciale induit par la présence d'un gradient de température sur une interface fluide. Il se manifeste par (i) la migration d'un objet fini (goutte, bulle) immergé, et (ii) une déflexion de l'interface. Sa nature interfaciale le rend particulièrement pertinent à petite échelle, notamment en microfluidique diphasique. Ce travail de thèse montre comment un effet thermocapillaire induit localement par chauffage laser peut être utilisé pour produire des composants optofluidiques élémentaires (vanne, aiguillage, échantillonneur), et en présente une étude quantitative. La déstabilisation d'un jet microfluidique forcée par laser, conduisant à sa rupture, est également présentée et caractérisée. Cette « boîte à outils » optique fournit ainsi une approche sans contact, pour produire et manipuler des gouttes en microfluidique digitale sans nécessité d'une microfabrication dédiée. Par ailleurs, afin de caractériser sur des temps longs les gouttes produites, et ainsi considérer des populations statistiquement significatives, un dispositif optoélectronique simple pour mesurer les gouttes et leur vitesse en temps réel a également été développé.
1 :  CPMOH - Centre de physique moléculaire optique et hertzienne
Microfluidique diphasique – Effet Marangoni – Micromanipulation optique – Optofluidique – Instabilité de Rayleigh-Plateau – Rupture d'interface – Caractérisation d'écoulements diphasiques

The thermocapillary (or Marangoni) effect is the mechanical result of an interfacial tension gradient induced by a temperature gradient on a fluid interface. This effect manifests itself by inducing (i) the migration of an immersed finite-size object (droplet, bubble), and (ii) a deflexion of the interface. Due to its interfacial nature, the Marangoni effect is particularly relevant at small length scales, especially in the context of two-phase microfluidics. This thesis aims at applying the thermocapillary effect locally induced by laser heating, in order to create some basic optofluidic actuators (valve, switch, sampler). A quantitative study of these actuators is presented. The laser-forced destabilization of a co-flowing microfluidic jet, leading to its breakup, is also investigated. This “optical toolbox” represents a non-contacting, and microfabricationfree approach for the production and handling of droplets in digital microfluidics. Moreover, to characterize these droplet over long times, thus considering statistically significant populations, a simple optoelectronic device has been developed for measuring the size and velocity of the droplets in real time.
Two-phase microfluidics – Marangoni effect – Optical micromanipulation – Optofluidics – Rayleigh-Plateau instability – Interface breakup – Droplet characterization

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