Ses gouttes font la une de la revue Soft Matter publiée ce 28 septembre 2015(1). Qu’ont-elles de si particulier ? Elles sont les premières de ce type à avoir été créées par une méthode aussi simple et modulable. Pharmaciens et chimistes voient déjà grand pour ces gouttelettes microscopiques.

Aspirante FNRS au sein du GRASP dirigé par Nicolas Vandewalle, Floriane Weyer a entamé voici deux ans un doctorat portant sur les gouttes à plusieurs composantes et, de manière plus générale, sur la microfluidique sur réseau de fibres. Rappelons que la microfluidique est la manipulation de très petits volumes de fluides, en l’occurrence ici des gouttelettes de l’ordre du micro jusqu’au picolitre (10^-12 litre). Et une goutte à plusieurs composantes désigne simplement une goutte dans laquelle sont enfermées plusieurs de ces gouttelettes sans qu’elles se mélangent.

Il existe deux types de microfluidiques, dont celle en canaux est la plus courante. Il s’agit dans ce cas de créer des petits canaux de l’ordre de la centaine ou dizaine de micromètres dans lesquels on fait circuler les fluides. On parle alors d’une microfluidique fermée puisque le liquide n’a pas de contact avec l’air. L’inconvénient est de devoir utiliser pompes, seringues et autres dispositifs assez volumineux et contraignants pour pourvoir introduire les fluides dans les canaux. « Notre but, explique Floriane Weyer, était de trouver un dispositif plus simple : la microfluidique sur fibres. Les fibres permettent de guider les gouttelettes qui se divisent ou se recombinent aux intersections, etc. Comme les gouttes de rosée sur un fil d’araignée ! C’est un système ouvert puisqu’en contact avec l’air. Il est donc plus simple à manipuler que les systèmes de canaux ».

Un système qui a cependant deux faiblesses. Les gouttelettes sont en général de l’eau ; elle s’évaporent donc très vite au contact de l’air vu leur faible volume et on ne peut donc les manipuler longtemps. En outre, toujours au contact de l’air ambiant, elles peuvent être contaminées par des poussières. Pour éviter ces écueils, la chercheuse a recouvert les gouttelettes d’eau d’une coque d’huile (huile et eau ne sont pas miscibles).

Encore fallait-il trouver une méthode de production efficace, simple, reproductible à tout coup. C’est ce que la chercheuse liégeoise a réussi et fait l’objet de la publication dans Soft Matter.

Réseau de fils de pêche

Il faut d’abord créer les différentes gouttelettes d’eau. Pour cela, elle a utilisé un réseau de fibres, en fait des fils de pêche en nylon. Déposer une goutte sur une fibre n’est, en principe, pas très compliqué, il suffit d’une seringue. Mais cela n’est pas possible pour les volumes très petits qu’on veut atteindre en microfliuidique. « Il faut alors se tourner vers des réseaux de fibres, explique Floriane Weyer. Lorsqu’une goutte arrive sur un croisement de deux fils, si elle a un volume suffisamment important, elle passe à travers le noeud, elle n’est pas retenue par lui et continue son chemin. Mais ce faisant, elle dépose un petit résidu autour du noeud, vraiment beaucoup plus petit que la goutte initiale. On a étudié la formation de ces gouttelettes d’eau au niveau des nœuds, leur géométrie, leur volume, etc. »

(1) F.Weyer, M.Lismont, L.Dreesen and N.Vandewalle, Compound droplet manipulations on fiber arrays, Soft Matter, 2015, 11, 7086.