La manipulation des gouttelettes suscite un grand intérêt dans plusieurs domaines, y compris les applications technologiques et les études de base dans les systèmes dynamiques. La communauté Lab-on-a-chip et microfluidique s'intéresse particulièrement à la manipulation précise de petits volumes de fluides, microfluidique des gouttelettes. Une recherche menée par le pôle Microfluidique de l'UPV/EHU a découvert qu'un anneau superparamagnétique se forme spontanément autour d'une goutte d'eau lorsqu'un ferrofluide à base d'huile est en contact avec la goutte sous l'influence d'un champ magnétique et varie en fonction de la force de le champ magnétique appliqué.

L'anneau est constitué d'un ferrofluide à base d'huile, une suspension stable de particules ferromagnétiques dans une phase huileuse. Il apparaît spontanément en raison de l'interaction interfaciale huile-eau sous l'influence d'un champ magnétique. "L'interaction ferrofluide-eau ressemble à un petit gâteau, avec l'anneau environnant uniquement à la base de la gouttelette, " a expliqué le professeur Ikerbasque Lourdes Basabe, qui dirige le cluster. L'anneau est analogue à un anneau magnétique en matière molle, "qui stabilise les gouttelettes sur une surface, et les empêche de se mélanger. Et ces gouttelettes d'eau peuvent se déplacer avec précision en déplaçant le champ magnétique externe, " elle a ajouté.

conférencier UPV/EHU Fernando Benito-López, le chercheur principal du pôle, a expliqué que "sous un champ magnétique, les gouttelettes d'eau peuvent être encapsulées dans le ferrofluide, et être déplacé à distance en déplaçant un aimant, grâce aux propriétés magnétiques du ferrofluide. Même lorsque deux cupcakes ou plus sont assemblés mécaniquement, les gouttelettes d'eau ne se mélangent pas, parce que leurs anneaux ferrofluides fusionnent pour former une barrière physique isolante. De plus, comme il est paramagnétique, si l'aimant est retiré, si le champ magnétique est supprimé, l'effet disparaît, en d'autres termes, c'est une structure commutable, et ces gouttes peuvent être mélangées en coupant le champ magnétique. De même, cet assemblage pourrait être formé au-dessus d'un substrat ou, comme un petit gâteau suspendu, sur la face inférieure d'un substrat." Ce sont des gouttelettes millimétriques, qui contiennent des volumes à l'échelle du microlitre, et "donc de multiples possibilités s'ouvrent pour traiter de si petits volumes, " il ajouta.

Un nouveau, approche avantageuse de la microfluidique des gouttelettes à surface ouverte

Les deux chercheurs affirment que cette découverte « rend possible la robustesse, manipulation contrôlable et programmable des gouttelettes d'eau enfermées. Ces travaux ouvrent la porte à de nouvelles applications en microfluidique inversée ou à surface ouverte, pose les bases de nouvelles études sur les interactions entre deux liquides non miscibles et pourrait conduire à de nouvelles études, une nouvelle connaissance relative à l'interaction liquide-liquide. Ils révèlent également que l'utilisation de cet anneau pour manipuler une gouttelette suspendue est le premier exemple de la manipulation magnétique de gouttelettes sur une surface inversée, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications.

Il s'agit de recherches fondamentales qui peuvent avoir des applications actuellement inconnues, mais pour l'instant ils énumèrent un certain nombre de possibilités, tels que "le développement de dispositifs de détection pour les liquides, réactions chimiques à l'échelle microscopique avec de petites quantités de réactifs, analyse de cellules individuelles, détection de substances dans les aérosols, etc."

Maintenant, « nous voulons savoir à quel point ces gouttelettes peuvent être petites. Nous aimerions explorer le développement de nouvelles technologies microfluidiques, en d'autres termes, la manipulation de très petits volumes, ou développer les systèmes générés par ce projet pour produire des dispositifs d'analyse de fluides basés sur des propriétés magnétiques, ou au moins exploiter ces propriétés d'une manière ou d'une autre, " ils ont dit.

Les chercheurs sont reconnaissants pour le financement européen obtenu grâce au projet européen MAMI, "un réseau international de formation pour les doctorants, formé par un consortium de groupes de recherche et d'entreprises multidisciplinaires de six pays pour développer de nouvelles technologies autour de l'utilisation de matériaux magnétiques, ce qui nous a permis de recruter des personnes très motivées. » Ils se réjouissent également que cette belle découverte ait été faite « dans un jeune groupe de recherche, ce qui montre que des recherches de haut niveau peuvent être menées à l'UPV/EHU."