Un dispositif microfluidique permet de déplacer de minuscules volumes de liquide dans des canaux de moins d'un millimètre : une goutte de sang, quelques cellules, un picolitre de réactif. L'échelle est réduite, mais les avantages sont considérables : moins d'échantillon, moins de réactif, des réactions plus rapides et un contrôle précis. La microfluidique est essentielle au fonctionnement des dispositifs de laboratoire sur puce et constitue un domaine en pleine expansion.

La physique à petite échelle est différente. L'écoulement laminaire prédomine, ce qui signifie que les fluides se déplacent en couches parallèles sans turbulence. La diffusion est rapide car les distances sont faibles. La tension superficielle joue un rôle important. L'électrocinétique permet de déplacer les fluides sans pompes. Ces propriétés permettent un contrôle précis et des applications novatrices. La microfluidique en gouttelettes, par exemple, génère des milliers de gouttelettes uniformes par seconde pour le criblage à haut débit.

La microfluidique est utilisée en diagnostic, où une goutte de sang permet l'analyse de plusieurs marqueurs. Elle est employée dans le séquençage de l'ADN, où des puces microfluidiques préparent des banques d'ADN et amplifient ce dernier. Elle est utilisée dans la découverte de médicaments, où des cellules sont cultivées et testées sur puce. Elle est utilisée dans les dispositifs d'organes sur puce qui modélisent les tissus humains. Elle est utilisée en chimie, où des réactions sont réalisées dans des gouttelettes.

Ce domaine interdisciplinaire combine l'ingénierie, la physique, la chimie et la biologie. Les dispositifs sont souvent fabriqués en polydiméthylsiloxane, un polymère flexible, par lithographie douce. Cette technologie est encore en développement, mais son potentiel est vaste.