Electricité et micro-fluidique
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Electricité et micro-fluidique



  1. #1
    invitee4e79868

    Electricité et micro-fluidique


    ------

    Bonjour à tous,

    J'avais déjà poster un sujet similaire, mais la situation a évoluer entre temps (heureusement, d'ailleurs!).
    Explication de l'expérience et du protocole :

    Le matériel :
    Faire migrer une petite molécule colorée chargé négativement (Bleue Trypan, 870g/mol) dans une puce micro-fluidique de type "capillaire" (40x40µm) d'une longueur de 35cm. J'utilise pour cela un transformateur capable de délivrer plusieurs kV (à quelque µA). Aux extrémités du capillaire, j'ai disposé des réservoirs de tampons (ions + et -) d'environ 200µl dans lesquelles se trouvent mes électrodes (en platine, au cas où ).
    L'expérience :
    Dans ce genre de capillaire, c'est un phénomène appelé EOF (Electro-Osmotic Flow) qui permet de "déplacer" les molécules chargées. Ce déplacement ne va que dans un seul sens, de la cathode vers l'anode, et dépends de la charge de la molécule (et d'une certaine manière, de sa taille). Bref, j'induis ce que j'appelle la "polarisation" du capillaire (ce qui permet de mettre en place le phénomène d'EOF) avant de charger mon échantillons à quelques millimètres de la cathode. Puis j'induis la migration à 3kV (lente, la migration...) et j'observe soit à l'oeil, soit au microscope l'avancé de la bande de couleur.
    Le problème :
    Mon expérience fonctionne très bien... Sauf qu'au bout d'un moment (1h30-2h), des bulles commencent à apparaître au niveau de la cathode. Bulles qui grossissent avant de passer dans le capillaire, puis de remonter ce dernier vers mon échantillon. Et dès l'apparition des bulles, mon nombre de µA se casse la gueule (jusqu'à devenir indétectable), ce qui n’empêche pas les bulles de continuer d'avancer.

    Bon, moi et mon chef, on y a réfléchit (on n'y connait pas grand chose en physique malheureusement), on a arrêté deux hypothèses :
    - Augmentation continue de la température au niveau de la cathode. Au bout d'un certain moment, le liquide se met à bouillir => bulles. Les bulles augmentant la résistance dans le capillaire, cela à un effet "feedback positif", ce qui favorise la formation de nouvelles bulles... Il est possible de régler ce phénomène en ajoutant un système réfrigérant.
    -Augmentation brutale de la température causé par un manque d'ions (tout les ions ont été déplacés) toujours au niveau de la cathode (?). Est ce que augmenter la taille des réservoirs/concentration en ions réglerai le problème?

    Je voudrai surtout savoir quelle phénomène entraîne la formation de ces bulles et comment les éviter. Et également (en bonus) si augmenter le voltage va augmenter ma vitesse de migration.
    Voilà, si vous avez des idées/remarques/suggestions/propositions/questions...

    Merci de votre attention!

    -----

  2. #2
    invite6dffde4c

    Re : Electricité et micro-fluidique

    Bonjour.
    Ma première idée aurait été celle de l'électrolyse. Pas celle d'ébullition. Je dirais même que vos bulles c'est de l'hydrogène. Et que du côté anode les bulles apparaitront plus tard car c'est probablement du chlore qui ne se dégage pas mais reste en solution.
    Car j'imagine que votre solution contient du NaCl dissous.
    Au revoir.

  3. #3
    invitee4e79868

    Re : Electricité et micro-fluidique

    Merci pour votre réponse.
    Je n'avais pas pensé à l'électrolyse (ou pas qu'elle pouvait produire tellement de gaz...). Mais c'est en effet logique. Donc les bulles se formeraient au niveau de la cathode, mais à son contact?
    Mon électrode va jusqu'au début du capillaire, mais il est possible de la monter de quelques millimètres pour que les bulles ne s'engagent plus dans le capillaire. Est ce que cela peut fonctionner?
    Bon, après, je pense (et j'espère) que la quantité de H2 n'est pas trop importante, car bon, il y a comme du voltage qui passe pas loin... Manquerai plus que mon expérience explose
    Merci pour votre réponse si rapide!
    PS : je n'ai normalement pas de chlore, le Na+ provenant du SDS (sodium dodecyl sulfate) et du tampon HEPES (chargé négativement). Ajouter un sel (NaCl, MgCl...) permettrai de faciliter la migration?

  4. #4
    invite6dffde4c

    Re : Electricité et micro-fluidique

    Re.
    Je ne connais pas le SDS, mais il doit être légèrement conducteur (mais pas beaucoup) pour laisser passer le courant.
    Par contre je ne sais pas ce qui peut se dégager sur l'anode. Peut-être de l'oxygène ?
    Ce qu'il faudrait est éviter que la bulle de gaz vienne "obstruer" le capillaire. Il faut lui laisser grossir vers le haut et l'empêcher de se rapprocher du trou.

    Avec les quantités de H2, il n'y a strictement aucun risque.
    Ajouter un sel rendrait la solution beaucoup plus conductrice, ce qui vous obligerait à diminuer le champ électrique (et la tension appliquée). Mais ça diminuerait la mobilité de vos molécules colorées. Donc, à ne pas faire.
    A+

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invitee4e79868

    Re : Electricité et micro-fluidique

    Super, merci beaucoup pour votre réponse!

    Je suis entrain de faire un modèle 3D pour l'évacuation des bulles et un meilleur maintient de l'électrode (qui bouge un peu trop à mon gout dans la solution dès qu'il y a un peu de mouvement). Le tout en plastique. Vive l'impression 3D

    Pas d'ajout de sel, message reçu!
    Quand au SDS, c'est un molécule composé de 20C en chaine avec à une de ses extrémités un groupement sulfate (associé, sous forme solide, au sodium). Donc légèrement négative, mais pas aussi mobile que du Cl- (beaucoup plus petit).
    Encore merci pour votre réponse et explications!

  7. #6
    invite935b1a97

    Re : Electricité et micro-fluidique

    les bulles proviennent très certainement de l'électrolyse de l'eau. Mais avec plusieurs kV de tension... cela va être difficile de l'éviter

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