Coalescence instable lors du mélange de microgouttes aqueuses suspendues dans de l’huile silicone

Unstable coalescence in the mixing of microcapillary suspended aqueous droplets in silicone oil

¹ Stokes Research Institute, University of Limerick, Ireland
² Laboratoire de Génie Mécanique de Toulouse – INSA, 135, avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex 4, France

Auteur de correspondance : lucien.baldas@insa-toulouse.fr

Résumé

Cet article présente une nouvelle façon de combiner et mélanger des réactifs à l’intérieur d’une gouttelette, qui peut alors être utilisée comme un micro réacteur biochimique. Ceci est réalisé grâce à la coalescence de gouttelettes suspendues à des microcapillaires immergés dans de l’huile silicone. On montre que les gouttelettes peuvent interagir de deux façons différentes. Elles peuvent coalescer de manière stable en formant un pont liquide permanent entre les deux capillaires. Elles peuvent aussi coalescer de manière très rapide et très instable pour finalement aboutir à une seule gouttelette attachée à l’extrémité d’un des deux capillaires. La gamme des volumes que ce système peut combiner est remarquablement élargie si la gouttelette hôte est suspendue à un microcapillaire de plus grand diamètre. Ceci garantit que le détachement de la goutte après coalescence se produit près du capillaire le plus petit, ce qui permet ainsi de contrôler la direction de déplacement de l’échantillon microfluidique. Un modèle du phénomène de coalescence instable, basé sur l’énergie de surface des gouttelettes, donne des résultats en bon accord avec les données expérimentales déduites des visualisations réalisées à l’aide d’une caméra rapide.