Analyse locale : microcapteurs, mesure thermique et spectroscopie

Depuis quelques années, l’industrie chimique se tourne de plus en plus vers des méthodes de haut-débit pour développer et tester de nouveaux produits afin de réduire leur temps de mise sur le marché. L’automatisation et la robotique contribuent fortement dans ce domaine à la parallélisation des tests de formulation de nouveaux produits, et ce dans de plus petits volumes qu?avec les moyens traditionnels, réduisant ainsi la consommation des matières premières et augmentant la quantité d’information acquise par unité de temps de plusieurs ordres de grandeur. La plupart des méthodes de caractérisation en formulation robotique sont basées sur des mesures indirectes, comme l’absorption optique du matériau résultant de la formulation, sa turbidité ou encore sa mouillabilité aux parois du réservoir dans lequel il est formulé. En revanche, il est difficile de suivre des propriétés mécaniques de formulations au cours du temps sur des petits volumes.

Une approche pour répondre aux différentes problématiques est de se tourner vers les technologies de type capteurs. En effet, il existe une palette de capteurs dans le monde des microsystèmes électromécaniques (MEMS) qui se sont révélées être des candidats à forts potentiels, tant pour la mesure de propriétés mécaniques de produits chimiques que pour la détection de gaz. Le principe de base de ces capteurs est de transformer une propriété physique du capteur, qui se modifie lors de l’interaction avec l’espèce à caractériser (formulation, gaz,?), en un signal électrique interprétable et qui serait spécifique à la modification induite par l’espèce.

Nous développons également des approches locales de mesure thermique sur puce à base de thermographie infrarouge. En effet, dans le cas des milieux réactionnels, le principal intérêt réside dans la maîtrise de la mise en contact des fluides réactifs grâce aux écoulements générés en microcircuits. Ainsi, des temps de mélange et de séjour courts, voire très courts sont réalisés et caractérisés précisément. Cet avantage autorise donc l’étude de réactions très rapides et fortement exothermiques. De plus, il faut ajouter que ces microcircuits offrent des rapports surface/volume très favorables à l’efficacité des transferts de chaleur.

Enfin, la plupart des techniques spectroscopiques (IR, UV, Raman, …) sont miniaturisées ou adaptées au format microfluidique et nous exploitons également les techniques de diffusion du rayonnement (lumière, rayons X) pour la caractérisation in situ (taille, forme, structure).

Collaborations:
– D. Rebière et coll., IXL, université Bordeaux-I;
– L. Nicu, A. Marty, LAAS, Toulouse;
– C. Pradère et coll., TREFLE, université Bordeaux-I;
– S. Dilhaire, CPMOH, Bordeaux;
– C. Gourdon, LGC, Toulouse;
– O. Fudym, B. Ladevie, Mines d’Albi;
– R. Barret, ESRF, Grenoble.