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Séance de cours

Microfluidic H-Filter: Mise à l'échelle des lois et simulations

Dans cours

MICRO-470: Scaling laws in micro & nanosystems

This class adresses scaling laws in MEMS/NEMS. The dominant physical effects and scaling effects when downsizing sensors and actuators in microsystems are discussed, across a broad range of actuation principles. ...

Description

Cette séance de cours couvre la simulation par éléments finis d'un filtre H microfluidique, un dispositif développé pour l'extraction continue d'analytes moléculaires sans avoir besoin d'un filtre membranaire. Les sujets abordés incluent le principe du filtre H, la modélisation dans COMSOL, les effets de concentration sur la viscosité et les coefficients de diffusion. La conception du filtre H utilise la relation d'Einstein pour contrôler les temps de diffusion, assurant une séparation efficace des espèces. Les résultats de la simulation de comsol montrent des profils de concentration pour différents coefficients de diffusion. Les étudiants sont encouragés à participer à un tutoriel pour approfondir leur compréhension des filtres H microfluidiques.

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Regarder sur Mediaspace

Enseignant·e·s (3)

Niels Quack

Prof. Dr. Niels Quack received the M.Sc. degree from Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland, in 2005, and the Dr.Sc. degree from Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH), Zürich, Switzerland, in 2010. From 2011 to 2015, he was Postdoctoral Researcher and Visiting Scholar with the Integrated Photonics Laboratory, Berkeley Sensor and Actuator Center, University of California, Berkeley, CA, USA. From 2014 to 2015, he was Senior MEMS Engineer with Sercalo Microtechnology, Neuchâtel, Switzerland. He is currently an SNSF Assistant Professor with Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland. He has authored and co-authored more than 50 papers in leading technical journals and conferences. His research interests include photonic micro and nanosystems, with an emphasis on diamond photonics and silicon photonic MEMS. He is Steering Committee Member of the IEEE International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (OMN) and served as General Chair of the IEEE OMN 2018 and the Latsis Symposium 2019 on Diamond Photonics. He is a Senior Member of IEEE, Member of The Optical Society (OSA) and life member of SPIE.

Herbert Shea

Philippe Renaud

Philippe Renaud is Professor at the Microsystem Laboratory (LMIS4) at EPFL. He is also the scientific director of the EPFL Center of MicroNanoTechnology (CMI). His main research area is related to micronano technologies in biomedical applications (BioMEMS) with emphasis on cell-chips, nanofluidics and bioelectronics. Ph. Renaud is invloved in many scientifics papers in his research area. He received his diploma in physics from the University of Neuchâtel (1983) and his Ph.D. degree from the University of Lausanne (1988). He was postdoctoral fellow at University of California, Berkeley (1988-89) and then at the IBM Zürich Research Laboratory in Switzerland (1990-91). In 1992, he joined the Sensors and Actuators group of the Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM) at Neuchâtel, Switzerland. He was appointed assistant professor at EPFL in 1994 and full professor in 1997. In summer 1996, he was visiting professor at the Tohoku University, Japan. Ph. Renaud is active in several scientific committee (scientific journals, international conferences, scientific advisory boards of companies, PhD thesis committee). He is also co-founder of the Nanotech-Montreux conference. Ph. Renaud is committed to valorization of basic research through his involvement in several high-tech start-up companies.

Source officielle

Concepts associés (5)

Microfluidique

La microfluidique est la science et la technique des systèmes manipulant des fluides et dont au moins l'une des dimensions caractéristiques est de l'ordre du micromètre. George Whitesides définit la microfluidique comme « la science et la technologie des systèmes qui manipulent de petits volumes de fluides ( à ), en utilisant des canaux de la dimension de quelques dizaines de micromètres ». Selon Patrick Tabeling, Tabeling précise qu'il entend essentiellement par « nouvelles techniques » la microfabrication héritée de la micro-électronique.

Droplet-based microfluidics

Droplet-based microfluidics manipulate discrete volumes of fluids in immiscible phases with low Reynolds number and laminar flow regimes. Interest in droplet-based microfluidics systems has been growing substantially in past decades. Microdroplets offer the feasibility of handling miniature volumes (μl to fl) of fluids conveniently, provide better mixing, encapsulation, sorting, sensing and are suitable for high throughput experiments.

Paper-based microfluidics

Paper-based microfluidics are microfluidic devices that consist of a series of hydrophilic cellulose or nitrocellulose fibers that transport fluid from an inlet through the porous medium to a desired outlet or region of the device, by means of capillary action. This technology builds on the conventional lateral flow test which is capable of detecting many infectious agents and chemical contaminants. The main advantage of this is that it is largely a passively controlled device unlike more complex microfluidic devices.

Laboratoire sur puce

Un laboratoire sur puce est un dispositif intégré rassemblant, sur un substrat miniaturisé, une ou plusieurs fonctions de laboratoire. L'analyse du vivant regroupe trois des quatre raisons majeures ayant entraîné le développement de la microfluidique ; elle représente par conséquent une large part des applications. On considère généralement que le premier dispositif microfluidique d'analyse est celui développé par Terry et al. ; ceux-ci réalisent en 1979 un système miniaturisé d'analyse de gaz par chromatographie sur un substrat de silicium.

Diffusion de la matière

La diffusion de la matière, ou diffusion chimique, désigne la tendance naturelle d'un système à rendre uniforme le potentiel chimique de chacune des espèces chimiques qu'il comporte. La diffusion chimique est un phénomène de transport irréversible qui tend à homogénéiser la composition du milieu. Dans le cas d'un mélange binaire et en l'absence des gradients de température et de pression, la diffusion se fait des régions de plus forte concentration vers les régions de concentration moindre.

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