Faculté des sciences

Micro total analysis systems for coulometric and volumetric nanotitrations

Guenat, Olivier Thierry ; De Rooij, Nicolas F (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2000 ; 1518.

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    Résumé
    Le sujet de cette thèse est l'étude de microsystèmes destinés à des applications de chimie analytique, plus précisément à des mesures titrimétriques. Ce travail a démontré que la miniaturisation de microcanaux et de microélectrodes engendre une réduction importante (jusqu'à 10 millions de fois) du volume de l'échantillon à titrer. Il en résulte une diminution du temps d'analyse de 60 à 100 fois en comparaison avec des systèmes titrimétriques traditionnels. La première partie de cette étude présente la fabrication et la caractérisation d'un nanotitrateur coulométrique universel, capable d'effectuer des titrages par précipitation, complexométriques, redox et acide-base. Deux techniques de titrages coulométriques, l'une basée sur un débit nul, la seconde sur un débit constant, ont été utilisées. En ajustant les paramètres de titrages, tels que le courant et/ou le débit, les deux méthodes ont permis la détermination linéaire de la concentration d'échantillons, dans une gamme de concentration de 0.1 à 10 mM. Des temps de titrages de 5 à 10 secondes ont été obtenus de manière très reproductible. La durée de vie de ces microsystèmes s'est révélée beaucoup plus longue qu'espéré, ce qui a permis d'accomplir plusieurs milliers de titrages avec le même dispositif et en utilisant les mêmes électrodes. Un système miniaturisé d'analyses (mTAS) pour les titrages volumétriques a été réalisé et étudié dans la deuxième partie de la thèse. Composé d'un système de dosage précis, d'un micromélangeur et d'un capteur potentiométrique, ce dispositif a permis d'effectuer des mesures préliminaires de titrages volumétriques à débit constant. Le système de pompage choisi, basé sur l'électroosmose, a permis de pomper des liquides, indépendamment de leur pH et/ou de leur force ionique, à l'exception de leur viscosité, à des débits de quelques nanolitres par minute à quelques microlitres par minute.