L'auto-assemblage est le processus par lequel de simples blocs de construction interagissent et s'organisent en structures ordonnées. La nature regorge d'exemples fascinants de structures auto-assemblées. Inspiré par la nature, les chercheurs ont longtemps cherché à exploiter l'auto-assemblage comme technique de fabrication « ascendante » pour concevoir des matériaux et des dispositifs complexes. Actuellement, l'auto-assemblage d'émulsions ordonnées a suscité beaucoup d'intérêt pour son application potentielle dans de multiples domaines tels que la synthèse de matériaux et l'analyse à haut débit.

Les techniques microfluidiques offrent la possibilité de générer et d'auto-assembler des gouttelettes hautement monodispersées en émulsions ordonnées dans un seul appareil, mais l'auto-assemblage dans les écoulements microfluidiques nécessite généralement une densité de gouttelettes élevée. Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur adjoint Michinao Hashimoto de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) a découvert un moyen élégant de réaliser l'auto-assemblage de gouttelettes de faible densité dans des flux microfluidiques à l'aide de microcanaux tridimensionnels (3-D).

Contrairement aux études précédentes qui utilisaient des microcanaux sans variation de hauteur, les chercheurs de SUTD ont utilisé un microcanal avec une augmentation progressive de la hauteur. Dans de tels microcanaux 3D, les gouttelettes, non confiné par les parois supérieure ou inférieure et entraîné par une différence de densité avec le liquide environnant, soit couler au fond du microcanal ou flotter au sommet du microcanal. Ils s'accumulent alors, se coincer et s'auto-assembler en structures ordonnées. L'équipe de recherche a démontré que l'auto-assemblage en réseaux 2D pouvait être réalisé lorsque les gouttelettes n'occupaient que 5 % du volume total de liquide injecté dans le microcanal; et en augmentant progressivement la concentration des gouttelettes au-delà, l'auto-assemblage en réseaux 3-D pourrait être réalisé. Pour démontrer davantage le potentiel de leur découverte, les chercheurs ont utilisé des réseaux de gouttelettes 2-D auto-assemblés comme modèle pour fabriquer des fibres d'hydrogel d'un millimètre de large avec des structures de pores anisotropes.

"La simplicité et la polyvalence du concept - l'utilisation de la microfluidique 3D pour l'auto-assemblage contrôlé de gouttelettes - devrait intéresser les chercheurs explorant l'interface entre la microfluidique, auto-assemblage, et la matière molle" a déclaré le Dr Pravien Parthiban, un stagiaire postdoctoral à SUTD et l'auteur principal impliqué dans le travail. Les résultats de la recherche ont récemment été publiés dans Matière molle où il a été présenté sur la couverture arrière.