No description available.

Le séchage est une opération incontournable pour la valorisation énergétique des boues résiduaires. La flexibilité pour ajuster la teneur en matière sèche finale de la boue est un critère important pour le choix d'une technologie. Cet objectif est difficile à atteindre pour les sécheurs à palettes. La modélisation du processus est alors essentielle. Malheureusement, le comportement rhéologique des boues est complexe et la mécanique des fluides numérique est hors de portée. La notion de Distribution des Temps de Séjour est employée ici pour caractériser l'écoulement. Un protocole fiable et reproductible a été établi et mis en œuvre sur un pilote de laboratoire. Des injections Dirac d'oxyde de titane et de sels métalliques, avec la spectrométrie de fluorescence X comme méthode de détection, ont été employées pour caractériser les DTS du solide anhydre et de la boue humide. Pré-Mélanger la boue pâteuse, pour disperser le traceur par exemple, modifie la structure du matériau. Ceci a été mis en évidence par des mesures de distribution en taille des particules et par des caractérisations rhéologiques. Cependant, des expériences de séchage en batch ont montré que ce pré-Mélange n'a aucune influence sur la cinétique et sur la phase plastique. Nous avons montré que le solide anhydre et le solide humide s'écoulent de la même manière. Une seconde méthode, basée sur une détection par conductimétrie, a alors été développée. Plus facile à mettre en œuvre et moins onéreuse, cette méthode s'avère tout aussi fiable que la première. L'influence de la durée de stockage de la boue, avant séchage, a été évaluée. Le temps de séjour de la boue dans le sécheur double quand la durée de stockage passe de 24h à 48h. Finalement, un modèle d'écoulement, basé sur la théorie de chaînes de Markov, a été développé. L'écoulement du solide anhydre est décrit par une chaîne de n cellules parfaitement mélangées, n correspondant au nombre de palettes. Les probabilités de transition entre les cellules sont régies par deux paramètres : le ratio de recyclage interne, R, et la masse de solides retenus, MS. R est déterminé par la relation de Van der Laan et MS est identifié par ajustement du modèle aux données expérimentales. Le modèle décrit de manière satisfaisante les DTS. La masse de solides retenus identifiée est toujours plus faible que la quantité mesurée expérimentalement. Une partie de la boue, collée aux parois du sécheur et au rotor, agit comme un volume mort. / Drying is an unavoidable operation prior to sludge valorization in incineration, pyrolysis or gasification. The flexibility to adapt the solid content of the dried sludge to the demand is a major requirement of any drying system. This objective is difficult to reach for paddle dryers. Modeling the process is thus essential. Unfortunately, sludge rheological behavior is complex and computational fluid dynamics is out of reach for the time being. The concept of Residence Time Distribution (RTD) is used here to investigate sludge flow pattern in a paddle dryer. A reliable and reproducible protocol was established and implemented on a lab-Scale continuous dryer. Pulse injections of titanium oxide and of salt metals, with X-Ray fluorescence spectroscopy as detection method, were used to characterize the RTD of anhydrous solid and wet sludge, respectively. Premixing the pasty sludge, for tracer powder dispersion for instance, changes the structure of the material. This was highlighted through the measurements of particle size distributions and characterization of rheological properties. However, drying experiments performed in batch emphasized that premixing does not have any influence on the kinetic and the sticky phase. The RTD curves of the anhydrous solid are superimposed on those of the moist sludge. Consequently, a simpler protocol, based on pulse injection of chloride sodium and offline conductivity measurements, was established. Easier to implement in industry and cheaper, this method proves to be as reliable as the first one. The influence of storage duration prior to drying was assessed. The mean residence time doubles when the storage duration changes from 24h to 48h. Finally, a model based on the theory of Markov chains has been developed to represent the RTD. The flow of anhydrous solids is described by a chain of n perfectly mixed cells, n corresponding to the number of paddles. The transition probabilities between the cells are governed by two parameters: the ratio of internal recirculation, R, and the solids hold-Up, MS. R is determined from the Van der Laan's relation and MS is identified by fitting the model to the experimental RTD. The model describes the flow pattern with a good accuracy. The computed hold-Up is lower than the experimental one. Part of the sludge is stuck to the walls of the dryer, acting as dead volumes in the process.

Denna studie fokuserar på att samla information om Software Defined Networking, dess protokoll och dess kontroller. Det som jag har lärt mig under arbetet kommer att användas för att utvärdera två olika kontroller, POX och ONOS. Ett traditionellt nätverks kommer att sättas upp fysiskt och användas som en grund för att jämföra kontrollerna. Den traditionella lösningen använder två routrar och fyra switchar, och egenskaper som testas är bland annat lager 2 och lager 3 samt deras protokoll för redundans. Kontrollerna kommer sedan att användas för att se om de lever upp till samma krav. Resultaten av denna studie visar att varken POX eller ONOS kunde användas för varje testat scenario, inte med de moduler som kontrollerna kommer förinstallerade med. Det visade också att de egenskaper som de levde upp till var en hel del lättare att konfigurera och övervaka jämfört med dess traditionella motsvarigheter. Detta visar vikten av att lista ut vad som behövs och förväntas från nätverket innan man försöker hitta en passande lösning för att utföra detta. All information som samlats i denna studie används också för att skapa en laboration som ska introducera andra till koncepten kring SDN. Den undersöker hur Mininet kan användas för att virtualisera ett nätverk, hur flöden kan installeras med OpenFlow samt hur en kontroller kan användas för att förenkla administration av ett nätverk. / This study focuses on gathering information about Software Defined Networking, it's protocols ans it's controllers. What I have learned doing this will be used to evaluate two different controllers, POX and ONOS. A traditional network setup will be set up physically and serve as a base when it comes to comparing the controllers. The traditional setup includes two routers and four switches, and among the tested characteristics are layer 2 and 3 and it's redundancy protocols. The controllers will then be used to try and live up to the same characteristics. The result of this study shows that neither POX nor ONOS could be used for every scenario tested, not with the basic modules the controllers comes with. It also showed that the characteristics they did manage was a fair bit easier to setup and monitor compared to it's traditional counterparts, thus showing the importance of figuring out what is needed from a network before trying to find a fitting solution to how it needs to be set up. All the information gathered in this study is also used to create a lab instruction meant to introduce others to the concepts of SDN. It explores how to use Mininet to virtualise a network environment, how to install flows using OpenFlow and how to use a controller to simplify the management of the network.

Sepsis, commonly referred to as blood poisoning, is a serious medical condition characterized by a whole-body inflammatory state caused by microbial infection. Rapid treatment is crucial, however, traditional culture-based diagnostics usually takes 2-5 days.  The overall aim of the thesis is to develop microfluidic based sample preparation strategies, capable of isolating bacteria from whole blood for rapid sepsis diagnostics.  Although emerging technologies, such as microfluidics and “lab-on-a-chip” (LOC) devices have the potential to spur the development of protocols and affordable instruments, most often sample preparation is performed manually with procedures that involve handling steps prone to introducing artifacts, require skilled technicians and well-equipped, expensive laboratories.  Here, we propose the development of methods for fast and efficient sample preparation that can isolate bacteria from whole blood by using microfluidic techniques with potential to be incorporated in LOC systems. We have developed two means for high throughput bacteria isolation: size based sorting and selective lysis of blood cells. To process the large blood samples needed in sepsis diagnostics, we introduce novel manufacturing techniques that enable scalable parallelization for increased throughput in miniaturized devices. The novel manufacturing technique uses a flexible transfer carrier sheet, water-dissolvable release material, poly(vinyl alcohol), and a controlled polymerization inhibitor to enable highly complex polydimethylsiloxane (PDMS) structures containing thin membranes and 3D fluidic networks. The size based sorting utilizes inertial microfluidics, a novel particles focusing method that operates at extremely high flow rates. Inertial focusing in flow through a single inlet and two outlet, scalable parallel channel devices, was demonstrated with filtration efficiency of >95% and a flowrate of 3.2 mL/min. Finally, we have developed a novel microfluidic based sample preparation strategy to continuously isolate bacteria from whole blood for downstream analysis. The method takes advantage of the fact that bacteria cells have a rigid cell wall protecting the cell, while blood cells are much more susceptible to chemical lysis. Whole blood is continuously mixed with saponin for primary lysis, followed by osmotic shock in water. We obtained complete lysis of all blood cells, while more than 80% of the bacteria were readily recovered for downstream processing. Altogether, we have provided new bacteria isolation methods, and improved the manufacturing techniques and microfluidic components that, combined offer the potential for affordable and effective sample preparation for subsequent pathogen identification, all in an automated LOC format. / QC 20120611

This thesis is about sustainability within chemistry, the so-called, green chemistry. With this work  I seek to combine green chemistry with sustainable  development  and find methods for teaching green chemistry in a laboratory environement.  I have designed  and tested two labs with ingredients of green  chemistry and sustainable development in my study. I wanted to determine if my design model  leads to conception for the students. The students have through forms and interviews declared their perspective on the education and their conception. In a laboratory environment the pros of a laboratory way of work should be recognized. Pre- and post-work puts the lab in a context. The students understand the concepts better if they are allowed to test their knowledge in a discussion. The teachers role in the discussion should be to lift the level of the discussion by controlling the conversation and in a constructiveway contribute to making the discussion move forward whenever necessary. / Denna uppsats behandar hållbarhet inom kemi, den så kallade gröna kemin. Med arbetet söker jag förena grön kemi med hållbar utveckling och hitta metoder för att undervisa grön kemi i en laborativ miljö. I undersökningen har jag designat och testat två laborationer med inslag av grön kemi och hållbar utveckling. Jag ville undersöka om undervisningsmodellen leder till en begreppsutveckling hos studenter och elever. Studenterna/eleverna har genom enkäter och intervjuer uttalat sig om dels sina egna kunskaper och dels om undervisningens inslag och dess bidrag till deras begreppsutveckling. I ett laborativt sammanhang bör fördelarna med ett laborativt arbetssätt utnyttjas. Förarbete och efterarbete ger laborationen ett sammanhang. Studenten/eleven förstår begreppen bättre om de får testa sina kunskaper i en diskussion. Lärarens roll i diskussionen bör vara att lyfta diskussionsnivån genom att styra samtalet och på ett konstruktivt sätt bidra till att föra diskussionen framåt när det är nödvändigt.

Vor dem Hintergrund einer fortwährenden Professionalisierung in den Gesundheitsberufen gewinnen seit mehreren Jahren auch das simulationsbasierte Lernen sowie das Skills-Lab-Konzept in der beruflichen Bildung an Bedeutung. Beide suggerieren, bezugnehmend auf Theorien konstruktivistischer Instruktion und einer Handlungsorientierung, probate didaktische Ansätze zur Anbahnung beruflicher Handlungskompetenz zu sein. Ziel der Untersuchung ist es der Frage nachzugehen, welche Potenziale die Umsetzung des Skills-Lab-Konzeptes bietet, praxisbezogene Gestaltungsansätze bzw. Prinzipien kompetenzorientierter Lehr-/Lernarrangements zu bedienen. Der Ansatzpunkt des Verstehens liegt in der Fallrekonstruktion hochschulischer Bildungseinrichtungen und der Sichtweisen der Lehrenden als analytische Bezugspunkte. Die Datenauswertung erfolgt anhand der inhaltlich strukturierenden qualitativen Inhaltsanalyse nach Kuckartz (2016) und zeigt: die Prinzipien Rollenerwartungen (1), Lerngegenstände (2), Lerngelegenheiten (3), medienbasierte Lehr-/Lernformen (4) und Learning Outcomes (5) finden Berücksichtigung bei der Umsetzung des Skills-Lab-Konzeptes.

Diese Dissertation stellt ein umfassendes neuartiges Konzept für die Durchführung thermischer Energieberechnungen von Gebäuden in einem virtuellen Energielabor vor. Es wird ein Prozessmodell beschrieben, welches die Schritte definiert, um anhand eines bereitgestellten Gebäudemodells die Aufbereitung von Gebäudedaten und die Simulationen semi-automatisch im Energielabor zu steuern sowie energetische Bewertungen vornehmen zu können. Für diesen Anwendungsfall spielen Prüfungen der Modellqualität eine große Rolle. Um das Mindestmaß an Informationen zur Durchführung thermischer Gebäudeenergieberechnungen zu erlangen, werden benötigte Modellprüfungen erläutert und Modellüberführungen charakterisiert, mit denen Gebäudeinformationen angereichert werden. In dieser Arbeit wird außerdem ein ontologiebasierter Ansatz zur Erweiterung des Gebäudemodells mit topologischen und energierelevanten Begriffen vorgestellt. Dadurch können die Modellqualität leichter überprüft und logische Schlussfolgerungen automatisiert gezogen werden. Die Ontologien und Regeln zur Erstellung und Prüfung des Green Building Designs werden in dieser Arbeit beleuchtet. Die hier vorgestellten semantikbasierten Modelle, das Prozessmodell und der Entwurf einer komponentenbasierten Softwarearchitektur sind die Grundlage für die Entwicklung innovativer virtueller Labore zur Verwaltung und Steuerung von Gebäudesimulationen.:1. Einleitung 1.1. Problemstellung und Motivation 1.2. Hypothesen und Zielstellung 1.3. Aufbau der Arbeit 2. Grundlagen und existierende Ansätze für BIM-basierte Energieberechnungen 2.1. BIM Definition 2.2. BIM-Ebenen 2.3. Informationsmodelle im Bauwesen 2.4. Information Delivery Manual 2.5. Green Building Design 2.6. BIM und Energetische Simulationsberechnungen 2.7. Diskussion der Defizite und Probleme existierender Lösungen 3. Das energetisch erweiterte Gebäudemodell (eeBIM) 3.1. Grenzen des IFC Modells 3.2. Anforderungen und Aufbau eines erweiterten Gebäudemodells 3.3. Struktur des energetisch erweiterten Gebäudemodells 3.4. Simulationsmatrix 3.5. Multimodellintegration in dem virtuellen Energielabor 3.6. Zusammenfassung 4. Prozessmodell für energetische Berechnungen 4.1. Typischer Prozessablauf einer stufenweisen thermischen Gebäudeoptimierung 4.2. eeBIM-Prozesse 4.3. Passive Simulation 4.4. Sensitivitätsanalyse 4.5. Automatisierte Variation des Green Building Designs 4.6. Vollständige Gebäudesimulation 4.7. Entscheidungsfindung 4.8. Zusammenfassung 5. Komponentenbasiertes virtuelles Energielabor 5.1. Softwarearchitektur 5.2. Kernmodul 5.3. Navigator 5.4. Einsatz des BIM-basierten virtuellen Ingenieurslabor 5.5. Zusammenfassung und Diskussion 6. Zusammenfassung und Ausblick A. Anhang Literaturverzeichnis

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss klimarelevanter Parameter (Temperatur und Sonneneinstrahlung) auf die Reduzierung der Infiltrationskapazität untersucht. Des Weiteren wurde getestet, inwieweit sich die Infiltrationskapazität nach Entfernen der oberen, kolmatierten Bodenschicht im Infiltrationsbecken wiederherstellen lässt. Darüber hinaus wurden Methoden auf Grundlage des Bodenwassergehaltes entwickelt, mit denen eine Abschätzung des fortschreitenden Kolmatierungszustandes möglich ist. Um diese Ziele zu erreichen, wurden drei Versuchseinheiten im Feld und Labor aufgebaut.:Abstract Zusammmenfassung Resumen Acknowledgments List of Contents List of Figures List of Tables Acronyms 1 Introduction 1.1 Motivation 1.2 Objectives 1.3 Thesis structure 2 Theoretical background 2.1 Managed aquifer recharge 2.2 Clogging in MAR 2.3 Management of clogging 2.4 MAR-relevant soil parameters 2.4.1 Hydraulic conductivity 2.4.2 Soil water content 2.4.3 Electrical conductivity 2.5 MAR-relevant climate properties 2.5.1 Solar irradiance 2.5.2 Temperature 3 Site description 3.1 Study area 3.2 Climate 3.3 Elbe River 3.4 Hydrogeology 4 Methodology 4.1 Influence of climate on infiltration basin recharge 4.1.1 Temperature 4.1.2 Solar irradiance 4.2 Management of clogging in spreading basins 4.3 Determination of infiltration capacity using water content 4.3.1 Tracer method 4.3.2 Libardi method 4.3.3 Root mean square method 4.3.4 Water content method 4.3.5 Trigger time method 5 Results and discussion 5.1 Influence of climate on infiltration basins 5.1.1 Temperature 5.1.2 Solar irradiance 5.2 Management of clogging in spreading basins 5.2.1 Recovery of infiltration capacity by scraping in field unit 5.2.2 Recovery of infiltration capacity by scraping in lab units 5.3 Determination of infiltration capacity using water content 5.3.1 Tracer method 5.3.2 Libardi method 5.3.3 Root mean square method 5.3.4 Water content method 5.3.5 Trigger time method 5.3.6 Validation process 6 Conclusions 7 Limitations and outlook 8 Bibliography A.1. List of publications A.1.1 List of peer reviewed journal articles A.1.2 List of conference proceedings (only first author) A.2 Geology of the Elbtal Group A.3 Supplementary material / This thesis determines the influence of climate related parameters (temperature and solar irradiance) in the reduction of infiltration capacity in different hydraulic scenarios. It also investigated the efficiency of a recovery method of already clogged infiltration ponds, and finally it developed methods based on soil water content to anticipate severe clogging states. For these objectives, three physical experimental models were constructed in the field and laboratory of the INOWAS research group, located in the city of Pirna, Germany.:Abstract Zusammmenfassung Resumen Acknowledgments List of Contents List of Figures List of Tables Acronyms 1 Introduction 1.1 Motivation 1.2 Objectives 1.3 Thesis structure 2 Theoretical background 2.1 Managed aquifer recharge 2.2 Clogging in MAR 2.3 Management of clogging 2.4 MAR-relevant soil parameters 2.4.1 Hydraulic conductivity 2.4.2 Soil water content 2.4.3 Electrical conductivity 2.5 MAR-relevant climate properties 2.5.1 Solar irradiance 2.5.2 Temperature 3 Site description 3.1 Study area 3.2 Climate 3.3 Elbe River 3.4 Hydrogeology 4 Methodology 4.1 Influence of climate on infiltration basin recharge 4.1.1 Temperature 4.1.2 Solar irradiance 4.2 Management of clogging in spreading basins 4.3 Determination of infiltration capacity using water content 4.3.1 Tracer method 4.3.2 Libardi method 4.3.3 Root mean square method 4.3.4 Water content method 4.3.5 Trigger time method 5 Results and discussion 5.1 Influence of climate on infiltration basins 5.1.1 Temperature 5.1.2 Solar irradiance 5.2 Management of clogging in spreading basins 5.2.1 Recovery of infiltration capacity by scraping in field unit 5.2.2 Recovery of infiltration capacity by scraping in lab units 5.3 Determination of infiltration capacity using water content 5.3.1 Tracer method 5.3.2 Libardi method 5.3.3 Root mean square method 5.3.4 Water content method 5.3.5 Trigger time method 5.3.6 Validation process 6 Conclusions 7 Limitations and outlook 8 Bibliography A.1. List of publications A.1.1 List of peer reviewed journal articles A.1.2 List of conference proceedings (only first author) A.2 Geology of the Elbtal Group A.3 Supplementary material / Esta tesis investigó la influencia de los parámetros relacionados con el clima (temperatura e irradiancia solar) en la reducción de la capacidad de infiltración. También determinó la eficiencia de recuperación de piscinas de infiltración obstruidas después del raspado de la capa superior y finalmente desarrolló métodos basados en el contenido de agua en el suelo para anticipar estados de obstrucción severos. Para estos objetivos se construyeron tres modelos experimentales físicos en el campo y laboratorio del grupo de investigación INOWAS, ubicado en la ciudad de Pirna, Alemania.:Abstract Zusammmenfassung Resumen Acknowledgments List of Contents List of Figures List of Tables Acronyms 1 Introduction 1.1 Motivation 1.2 Objectives 1.3 Thesis structure 2 Theoretical background 2.1 Managed aquifer recharge 2.2 Clogging in MAR 2.3 Management of clogging 2.4 MAR-relevant soil parameters 2.4.1 Hydraulic conductivity 2.4.2 Soil water content 2.4.3 Electrical conductivity 2.5 MAR-relevant climate properties 2.5.1 Solar irradiance 2.5.2 Temperature 3 Site description 3.1 Study area 3.2 Climate 3.3 Elbe River 3.4 Hydrogeology 4 Methodology 4.1 Influence of climate on infiltration basin recharge 4.1.1 Temperature 4.1.2 Solar irradiance 4.2 Management of clogging in spreading basins 4.3 Determination of infiltration capacity using water content 4.3.1 Tracer method 4.3.2 Libardi method 4.3.3 Root mean square method 4.3.4 Water content method 4.3.5 Trigger time method 5 Results and discussion 5.1 Influence of climate on infiltration basins 5.1.1 Temperature 5.1.2 Solar irradiance 5.2 Management of clogging in spreading basins 5.2.1 Recovery of infiltration capacity by scraping in field unit 5.2.2 Recovery of infiltration capacity by scraping in lab units 5.3 Determination of infiltration capacity using water content 5.3.1 Tracer method 5.3.2 Libardi method 5.3.3 Root mean square method 5.3.4 Water content method 5.3.5 Trigger time method 5.3.6 Validation process 6 Conclusions 7 Limitations and outlook 8 Bibliography A.1. List of publications A.1.1 List of peer reviewed journal articles A.1.2 List of conference proceedings (only first author) A.2 Geology of the Elbtal Group A.3 Supplementary material

Les laboratoires sur puce visent à miniaturiser et à intégrer les fonctions couramment utilisées dans les laboratoires d'analyse afin de cibler des applications en santé avec un impact prometteur sur le diagnostic médical au lit du patient. Les membranes poreuses sont d'un grand intérêt pour la préparation et l'analyse d'échantillon sur puce car elles permettent la séparation par taille/charge de molécules, mais également leur pré-concentration. Parmi les matériaux disponibles pour constituer des membranes poreuses, le silicium poreux présente de nombreux avantages tels que le contrôle précis de la taille des pores et de la porosité, une chimie de surface pratique et des propriétés optiques uniques. Les membranes de silicium poreux sont généralement intégrées dans des puces fluidiques en les montant entre deux couches comportant des micro-canaux, formant ainsi des réseaux fluidiques à trois dimensions, peu pratiques et peu adaptés à l'observation directe par microscopie. Dans ces travaux de thèse, nous avons développé deux méthodes de fabrication de membranes de silicium à pores latéraux qui permettent leur intégration monolithique dans des systèmes microfluidiques planaires. Le premier procédé est fondé sur l'utilisation d'électrodes localement structurées afin de guider la formation de pores de manière horizontale, en combinaison avec des substrats type silicium sur isolant (SOI) pour localiser spatialement la formation de silicium poreux dans la profondeur du canal. La deuxième méthode repose sur le fait que la formation de silicium poreux par anodisation est fortement dépendante du type de dopant et de sa concentration. Bien que nous utilisons encore le même type d'électrodes structurées sur les parois latérales de la membrane pour injecter le courant lors de l'anodisation, le dopage par implantation permet de confiner la membrane, de façon analogue mais à la place de l'oxyde enterré du SOI. Des membranes à pores latéraux ont été fabriquées par ces deux méthodes et leur fonctionnalité a été démontrée en réalisant des expériences de filtrage. En plus de la filtration d'échantillon, les membranes ont été utilisées pour étudier la possibilité d'effectuer de la pré-concentration électrocinétique et de la détection interférométrique. La sélectivité ionique des membranes microporeuse permet la pré-concentration moléculaire avec des facteurs de concentration pouvant atteindre jusqu'à 103 en 10 min en appliquant moins de 9 V. Ces résultats sont comparables à ceux rapportés dans la littérature à l'aide par exemple de nanocanaux avec une consommation d'énergie beaucoup plus faible. Enfin, nous avons pu détecter une variation de l'indice de réfraction du silicium poreux par le décalage du spectre d'interférence lors du chargement de différents liquides injectés dans les membranes. Le travail présenté dans cette thèse constitue la première étape dans la démonstration de l'intérêt du silicium poreux pour la préparation d'échantillon et la biodétection dans des laboratoires sur puce planaires. / Lab on a chip devices aim at integrating functions routinely used in medical laboratories into miniaturized chips to target health care applications with a promising impact foreseen in point-of-care testing. Porous membranes are of great interest for on-chip sample preparation and analysis since they enable size- and charge-based molecule separation, but also molecule pre-concentration by ion concentration polarization. Out of the various materials available to constitute porous membranes, porous silicon offers many advantages, such as tunable pore properties, large porosity, convenient surface chemistry and unique optical properties. Porous silicon membranes are usually integrated into fluidic chips by sandwiching fabricated membranes between two layers bearing inlet and outlet microchannels, resulting in three-dimensional fluidic networks that lack the simplicity of operation and direct observation accessibility of planar microfluidic devices. To tackle this constraint, we have developed two methods for the fabrication of lateral porous silicon membranes and their monolithic integration into planar microfluidics. The first method is based on the use of locally patterned electrodes to guide pore formation horizontally within the membrane in combination with silicon-on-insulator (SOI) substrates to spatially localize the porous silicon within the channel depth. The second method relies on the fact that the formation of porous silicon by anodization is highly dependent on the dopant type and concentration. While we still use electrodes patterned on the membrane sidewalls to inject current for anodization, the doping via implantation enables to confine the membrane analogously to but instead of the SOI buried oxide box. Membranes with lateral pores were successfully fabricated by these two methods and their functionality was demonstrated by conducting filtering experiments. In addition to sample filtration, we have achieved electrokinetic pre-concentration and interferometric sensing using the fabricated membranes. The ion selectivity of the microporous membrane enables to carry out sample pre-concentration by ion concentration polarization with concentration factors that can reach more than 103 in 10 min by applying less than 9 V across the membrane[TL1]. These results are comparable to what has already been reported in the literature using e.g. nanochannels with much lower power consumption. Finally, we were able to detect a change of the porous silicon refractive index through the shift of interference spectrum upon loading different liquids into the membrane. The work presented in this dissertation constitutes the first step in demonstrating the interest of porous silicon for all-in-one sample preparation and biosensing into planar lab on a chip.

No description available.