Description

La microfluidique est l’ensemble des technologies permettant la manipulation et la caractérisation de fluides à des échelles micrométriques ou nanométriques. Grace à l’utilisation de volumes micrométriques et d’une physique des écoulements spécifiques à cette échelle, il est maintenant acquis qu’elle est en train de révolutionner de très nombreux domaines, notamment celui du diagnostic médical rapide.
Actuellement, il existe principalement quatre technologies de fabrication des dispositifs microfluidiques. La première consiste à fabriquer les micro-canaux par gravure d’un support de verre ou de silicium. Deux autres sont basées sur le procédé de ‘soft lithographie’ dans lequel les canaux sont élaborés soit par moulage de PDMS sur un ‘master’ négatif en silicium, soit par emboutissage d’un polymère avec ‘master’ positif en silicium. La dernière utilise la photoréticulation ou photodégradation de résine hybrides organiques-inorganiques dans un procédé de pholithographie par masquage ou par écriture laser.
Cependant, ces technologies ne permettent de fabriquer des circuits que sur un à deux niveaux. La demande de circuits de plus en plus complexes et denses, nécessite le passage à une vraie technologies 3D. Pour atteindre le niveau de rugosité minimal requis, il n’en existe actuellement que trois : l’ablation laser femtosconde, la photoréticulation à deux photons et la photoréticulation laser par couches successives toutes deux faisant intervenir un monomère organique. La première a l’avantage de travailler directement sur le monolithe mais n’offre pas actuellement une résolution micronique. La deuxième offre une résolution submicronique mais ne permet pas la fabrication de dispositifs de grande dimension. La dernière technique est actuellement la seule qui offre un bon compromis entre rapidité, taille et résolution.
Sur le marché, il existe maintenant de très nombreux polymères compatibles avec une telle technologie. La fabrication de biogels est un exemple de plus en plus étudié en raison de sa biocompatibilité. Cependant, dès que l’on souhaite avoir une nature minérale dans la structure, il est nécessaire d’utiliser des résines hybrides organiques-inorganiques photoréticulables dont il faut ensuite décomposer la partie organique par un traitement thermique. Cette opération est extrêmement délicate à maîtriser et entraine très souvent une dégradation de la structure.
L’objet de cette thèse est donc de n’utiliser que des précurseurs minéraux pour réaliser la structure 3D sous forme d’un gel minéral. Celui-ci sera ensuite séché naturellement ou dans des conditions supercritiques puis densifié pour obtenir finalement une structure dense microstructurée. Cette étape entrainant un retrait volumique que l’on sait homothétique, il est nécessaire d’anticiper en partant d’une structure de taille plus importante.

Compétences requises

Physique et chimie de la matière condensée Interaction rayonnement matière Nanosciences et nanotechnologies

Bibliographie

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Mots clés

Procédé Sol-Gel, Interaction rayonnement-matière, impression 3D haute resolution, Nanosciences