Université PSL

Les projets de recherche

L’IPGG offre des financements postdoctoraux pour des projets où la microfluidique joue un rôle central au sein des équipes de recherche membres de l'IPGG.

Nous mettons un accent particulier sur les projets "à haut risque scientifique", ceux qui sont difficiles à financer par les sources habituelles (ANR, etc.).

Nous donnons la possibilité de nous proposer plusieurs thèses pour un seul projet au sein de différents laboratoires de l’IPGG.

Nous souhaitons soutenir un ou deux projets de plus grande ampleur pour lequel, grâce à une synergie mise en œuvre au sein de l’IPGG, il sera possible de relever des défis d’envergure.



MimeCodr : Microfluidic Metamaterials with Coiled Droplets

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Joshua McGraw
Année d'obtention :
2020

Low-cost micro-coils were recently developed by taking advantage of a spontaneous winding of micrometric fibers around polymer droplets with sizes in the 100 μm range. The main goals of MimeCodr are thus two-fold: i) to structurally arrange many Coiled Droplets (CD) using a microfluidics-based pathway to ii) form Metamaterials exhibiting the electromagnetic properties of a Hybridization Bandgap (MHB). The fabrication of an MHB requires the synthesis of many of CDs which is possible thanks to current microfluidics technologies. The success of this project will enable the design of a new class of electromagnetic devices which combines low fabrication cost with regard to existing microfabrication processes, and mechanical flexibility.
The first step is to develop a microfluidic chip in which CDs are assembled in series (deliverable 1, cf. sct 5 & pg 6). Then we will optimize the structural properties of the two-dimensional assembly to create a material made of a collection of CDs (deliverable 2). The electromagnetic properties will be optimized numerically by developing a numerical scheme under COMSOL (deliverable 3). The final output of this project will consist in having a prototype (deliverable 4) whose electromagnetic properties will be further investigated in the laboratories of
Thales Research and Technology.


Endommagement plastique des matériaux amorphes : étude mésoscopique

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Elisabeth Bouchaud
Année d'obtention :
2017

We will prepare concentrated emulsions of different structures with a microfluidic device, which can further be cross-linked, in order to make model amorphous 2D materials with controlled density and cohesiveness. These amorphous structures will have a « basic atom » of size ~50µm. They will be fractured in a controlled way, and plastic events, i.e. local irreversible rearrangements occurring around the crack tip, will be observed in conventional and confocal microscopy. Their influence on the fracture path and on the fracture dynamics will be studied. The obtained results will be compa-red to theoretical predictions, and to the results of numerical simulations. This study could be the basis of constitutive laws for soft amorphous materials.


Etude de l’influence de la réologie interfaciale pour la microfluidique digitale

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Marie-Caroline Jullien
Année d'obtention :
2016

Les écoulements multiphasiques sont présents dans de nombreux procédés industriels (cosmétique, agro-alimentaire, matériaux) et sont largement étudiés depuis plusieurs décennies. L'émergence de la microfluidique, issue des technologies de la microélectronique, a permis un essor notable des études de ces écoulements aux échelles micrométriques en fournissant des systèmes modèles, tant pour des systèmes denses (mousses, émulsions), que des systèmes dilués (bulles, gouttes). Leur étude fournie à la fois des questions fondamentales riches et des potentiels d'application substantiels. La question posée est l’influence de la nature du tensioactif utilisé (soluble ou non) sur la dynamique de ces objets. Après avoir montré qu’un système dense modèle (mousse micrométrique) ne permet pas de dégager de loi explicite, nous proposons d’étudier la dynamique d’un système modèle : une goutte. Les résultats obtenus auront un impact significatif dans la communauté de la microfluidique digitale mais aussi de manière plus générale pour l’ensemble des communautés utilisant des émulsions denses.


Déterminer la vitesse de gouttes en microfluidique digitale

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Marie-Caroline Jullien
Année d'obtention :
2014

Dans le contexte de la microfluidique digitale, dont le développement nécessite dans de nombreux cas la synchronisation de systèmes automatisés, nous avons montré que le confinement jouait un rôle crucial sur la vitesse des gouttes. Il paraît donc nécessaire de conduire des expériences systématiques afin de dériver un modèle global servant de référence pour prédire la vitesse des gouttes. Pour cela, nous souhaitons dans un premier temps caractériser le rôle de différents paramètres : rapport des viscosités, propriétés rhéologiques des surfactants et paramètres géométriques. Dans un second temps, nous étudierons le film de lubrification in situ (épaisseur, temps de vie, rhéologie interfaciale...) et fournirons un nouvel outil de mesure de pression de disjonction à la communauté physico-chimiste.


Synthèse de super-atomes à base de cristaux liquides

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Teresa Lopez-Leon et Olivier Dauchot
Année d'obtention :
2013

A de nombreux égards, les colloïdes, des particules micrométriques, se comportent comme de « gros atomes ». Un des objectifs majeurs de la science des colloïdes est de synthétiser des assemblages structurés de colloïdes -- sortes de méta-molécules --, qui serviraient alors de briques élémentaires pour la fabrication de méta-matériaux, qui, hier encore,
relevaient de la science fiction.

A l’heure actuelle la principale limitation dans l’utilisation des colloïdes en tant qu’atomes de taille micrométrique est leur incapacité à créer des liaisons selon des directions spécifiques. Dans ce projet, nous proposons une stratégie originale pour franchir cet obstacle, en recouvrant les particules sphériques colloïdales d’une fine couche de cristal liquide. La sphéricité de la particule impose une contrainte au besoin d’ordre du cristal liquide, dont les molécules cherchent à être parallèles les unes aux autre. Il se forme alors des défauts, pareils aux pôles où se rencontrent les méridiens du globe. L’idée est d’utiliser ces défauts comme points d’ancrage à des brins d’ADN qui formeront des ponts entre les particules colloïdales. A la différence des pôles du globe, le nombre et la position des défauts dans le cristal liquide peuvent varier, selon la température, l’épaisseur de la couche, et d’autres paramètres que l’on peut contrôler. Nous sommes ainsi capables de produire des particules colloïdales reproduisant par exemple les liaisons des atomes de carbone, ou d’autres types de liaison qui n’existent pas dans la nature. La fabrication de ces super-atomes nous laisse entrevoir des nouveaux horizons pour la photonique et plus globalement les nanotechnologies.


Micromélange acoustique ultrarapide et applications

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Patrick Tabeling
Année d'obtention :
2012

Une équipe pluridisciplinaire, composée d'experts en acoustique (M. Tanter, O. Couture), microfluidique (P. Tabeling, F. Monti), et chimie organique (J. Cossy, S. Arseniyadis), mettent en commun leurs efforts pour inventer une méthode permettant le micromélange ultrarapide de réactifs in vitro (dans des systèmes microfluidiques) et in vivo. La méthode consiste à disperser des réactifs dans des gouttes submicrométriques, que l'on encapsule dans des gouttes de perfluorocarbone. L'application d'une onde ultrasonore focalisée vaporise le perfluorocarbone, et expulse, en quelques μs, les réactifs vers la phase externe où ils se mélangent, dans des conditions isothermes. On pense pouvoir mélanger les réactifs sur des temps inférieurs à la centaine de μs, gagnant ainsi un ou deux ordres de grandeurs par rapport aux méthodes de micromélange les plus rapides publiées dans la littérature. Il s'agit là d'une rupture, donnant naissance à une nouvelle génération de micromélangeurs. Les applications sont nombreuses : délivrance in-vivo de médicaments et de précurseurs médicamenteux, mesure de cinétiques chimiques, analyse de dynamiques conformationnelles etc... Dans le projet, nous nous focalisons sur les applications dans le domaine de la délivrance in vivo de médicaments et de précurseurs médicamenteux.


Migration par activation thermique en confinement micrométrique, application au contrôle du drainage des mousses

Equipes :
MMN
Porteurs du projet :
Marie-Caroline Jullien et Florent Malloggi
Année d'obtention :
2012

Nous avons récemment montré que lorsqu’une bulle/goutte est placée dans un gradient de température, celle-ci migre vers la région la plus froide sous un effet mécanique, i.e. la déformation du PDMS provoque le déplacement de l’élément vers la zone où la cavité est la plus épaisse. Nous avons identifié un certain nombre de mécanismes impliqués dans ce système. Nous souhaitons dans un premier temps faire une cartographie générale de la réponse de la bulle/goutte en fonction de différents paramètres de contrôle. Nous pensons que cette étude pourra servir à l’avenir de référence.


7 projets.