High-throughput photocontrol of water drop generation, fusion, and mixing in a dual flow-focusing microfluidic device

International audience; We describe the first method to control, in a single microfluidic device, the generation, fusion, and mixing of pico- to nanoliter water-in-oil drops using a straightforward LED light stimulus. This is achieved by implementing a photosensitive surfactant in the water phases of a novel dual flow-focusing microfluidic configuration. UV illumination at 365 nm enables dynamic switch of the flow behavior between a stable dual jet regime (−UV) and a stable dual drop regime (+UV), thus allowing us to generate on-demand two distinct populations of water drops. These drops are fused and mixed downstream inside expansion chambers, offering both a dynamic control by light stimulation and a controllable degree of fusion and mixing by the positions of chambers. The mixing inside the fused drops is found to be much faster than diffusion due to the chaotic advection inside the moving drops.; Grâce à l’introduction d’un tensioactif photosensible dans les phases aqueuses d’un nouveau type de dispositif microfluidique à double focalisation de flux, nous décrivons pour la première fois le contrôle de la génération, de la fusion et du mélange de microgouttes aqueuses dispersées dans une phase d’huile, à l’aide d’un stimulus lumineux produit par une simple diode électroluminescente. Une illumination UV à 365 nm fait basculer réversiblement l’écoulement entre un régime à double jet (−UV) et un régime à double train de gouttes (+UV), nous permettant ainsi de générer à la demande, et de manière dynamique, deux populations de gouttes de compositions distinctes. Des chambres d’expansion permettent d’induire la fusion des gouttes générées par la lumière et de contrôler ainsi le mélange de leurs composants. Nous montrons que la position des chambres définit le degré de fusion et de mélange. Ce mélange s’opère de manière bien plus rapide que le temps caractéristique de diffusion des composants, grâce à l’advection chaotique créée au sein des gouttes en mouvement.