Thèse soutenue

Diélectrophorèse de nanoparticules en système microfluidique ˸ étude par vidéo-microscopie numérique et application à l'analyse par spectroscopie optique

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Auteur / Autrice : Clyde Midelet
Direction : Martinus Werts
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique, électrotechnique et automatique
Date : Soutenance le 28/11/2019
Etablissement(s) : Rennes, École normale supérieure
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Université de Rennes - École normale supérieure - Rennes - Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie
Jury : Président / Présidente : Ronan Sauleau
Examinateurs / Examinatrices : Rozenn Piron, Bruno Palpant
Rapporteurs / Rapporteuses : Gaëlle Charron, Laurent Malaquin

Résumé

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La manipulation de micro- et nano- particules en solution peut être réalisée grâce aux interactions de ces objets avec des champs électromagnétiques. La lumière ou bien encore les champs électriques continus (DC) ou alternatifs (AC) peuvent être utilisés. Dans le cas d’un champ électrique non uniforme appliqué entre deux électrodes séparées par quelques micromètres, des gradients de champs très intenses et localisés sont ainsi créés. Ces gradients de champ localisés au niveau des électrodes engendrent la création de mouvements de charges composant la solution (effets électro-hydrodynamique). Mais aussi des charges confinées au niveau des particules à l’interface liquide/solide. Les particules en suspension subissent alors une force attractive ou répulsive appelée diélectrophorèse. Cette force est décrite dans la littérature pour des particules isolantes de taille supérieure à 200 nm. Dans cette étude par détection optique (videomicroscopie par champ sombre ou spectroscopie en microfluidique) la gamme de taille de particules est élargie (40-150 nm) pour étudier leurs réponses diélectrophorètique. En effet la diélectrophorèse dépend de la taille des particules, de son environnement et des paramètres du champ appliqué (fréquence, amplitude, topologie) La diélectrophorèse est mise en compétition avec le mouvement Brownian pour des particules d’or d’aussi petites tailles. La réponse pour des nanoparticules d’or en solution alors connue, il est envisageable de faire varier les paramètres, comme l’environnement de la particule ou bien la complexité des systèmes étudiés.