Optimiser les propriétés de mouillage des diélectriques
L'électromouillage sur diélectrique (EWOD) consiste à modifier les propriétés de mouillage d'un matériau diélectrique en appliquant un champ électrique. Le contrôle de gouttelettes aqueuses sur des isolants diélectriques est devenu récemment un important domaine d'étude. L'électromouillage ouvre des perspectives attrayantes comme la conception de nouveaux écrans électriques, des lentilles liquides à autofocus pour les téléphones mobiles, et le papier affichant des vidéos. Elle permet aussi de modifier la tension superficielle et de transporter, diviser, fusionner et mélanger des gouttelettes sur un système de laboratoire sur puce.Le projet EWETDYNAM («Electrowetting dynamics») a cherché à améliorer les matériaux en couche mince utilisés pour l'électromouillage, en visant le prix la stabilité et les fonctionnalités. Les travaux ont montré que le pentoxyde de tantale en couche mince associe une forte constante diélectrique avec une résistance élevée de rupture et une faible densité de pores. Il est donc idéal comme isolant en couche mince pour l'EWOD car il autorise l'effet d'électromouillage à des tensions très basses.Une partie des activités a consisté à optimiser l'anodisation du tantale. Dans ce contexte, il sert d'anode dans une solution électrolytique. Un faible courant commence à circuler depuis une cathode en platine, jusqu'à ce que l'épaisseur de la couche de pentoxyde de tantale augmente et que la tension d'anodisation atteigne le maximum. Les chercheurs ont caractérisé le pentoxyde de tantale par spectroscopie d'impédance, microscopie à force atomique et ellipsométrie.Pour manipuler par électromouillage de petits volumes de liquides, ils ont appliqué des tensions de 5 à 10V. Ils ont mesuré l'angle de contact et le diamètre de gouttelettes d'eau et d'huile, et étudié les modifications de cet angle de contact. Ils ont constaté que l'angle augmente avec la tension, jusqu'à ce qu'il arrive à saturation. L'épaisseur de la couche varie avec la tension appliquée, et lorsqu'elle dépasse un tiers de la tension d'anodisation, la couche diélectrique devient conductrice. L'augmentation de la modulation de fréquence se traduit en revanche par une diminution.En étudiant les effets de nombreux paramètres du pentoxyde de tantale, les chercheurs d'EWETDYNAM ont amélioré la manipulation de gouttelettes par électromouillage.
