Microfluidique en pression et en température : application à l’élaboration de nanomatériaux

Une voie de recherche prometteuse en Science des Matériaux consiste à associer l’élaboration de nanomatériaux présentant des propriétés maîtrisées, au contrôle d?un milieu réactionnel de «taille appropriée». Les avancées récentes en microfabrication et micro-caractérisation apportées par la Microfluidique permettent aujourd’hui la synthèse de nanomatériaux inorganiques qui n’est pas toujours maîtrisée en réacteurs conventionnels.

Des microréacteurs travaillant en température (T < 400 °C) ont déjà montré leurs intérêts pour la synthèse de nanoparticules tels que les quantum dots et la réalisation de structures coeur-écorce en continu. Toutefois, la limitation principale reste l’utilisation de solvants à haut point d?ébullition afin de conserver une phase liquide dans les conditions de synthèse.
L’application du facteur pression (P < 150 bars) au sein de ces microréacteurs permet d’accroitre les possibilités de synthèse en modulant notamment les solvants utilisés.

Ces conditions permettent par ailleurs l’utilisation des fluides supercritiques au sein de ces systèmes microfluidiques. Les propriétés uniques de ces milieux peuvent alors être utilisées pour réduire certains problèmes propres aux écoulements monophasiques laminaires (meilleur mélange des espèces, meilleure distribution des temps de séjour) et ouvrent de nouvelles voies d’élaboration.

Je présenterai dans un premier temps les méthodes de fabrication permettant de développer ce type de systèmes, puis quelques exemples de matériaux réalisés à l’aide de ceux-ci, ainsi que leurs potentialités de développement.

– Article en rapport avec le sujet :
B.K.H. Yen, A. Günther, M.A. Schmidt, K.F.Jensen and M.G.Bawendi, A Microfabricated gas-liquid flow reactor for high temperature synthesis: The case of CdSe quantums dots, Ang. Chem. Int. Ed. vol. 44, no. 34, pp.5447-5451, Aug. 2005.

Microréacteur haute température pour la synthèse de particules coeur-écorce
Quantum dots de CdSe synthétisés dans des microréacteurs