Kristallisationsstudier utförda i rymdlaboratorier, som är dyra och oöverkomliga för de flesta forskningslaboratorier, visade de värdefulla effekterna av mikrogravitation under kristalltillväxtprocessen och morfogenesen av material. Nu, en forskningsstudie ledd av ett forskarteam vid universitetet i Barcelona, har skapat en enkel och effektiv metod för att uppnå experimentförhållanden med mikrogravitation på jorden som simulerar de i rymden. Resultaten publicerades i tidskriften Avancerade material i en artikel markerad på dess framsida.

För att få dessa simulerade mikrogravitationsförhållanden, forskarna använde skräddarsydda mikrofluidiska enheter. Dessa är instrument som använder små mängder vätskor på ett mikrochip för att utföra laboratorietester. Med dessa enheter, de 2D porösa kristallina molekylstrukturerna har skapats (bildade av ett lager av atomer). Enligt Josep Puigmartí Luis, ICREA-forskare vid institutionen för fysikalisk kemi och medlem av Institute of Theoretical and Computational Chemistry (IQTCUB), "vi bekräftade att experimenten under dessa simulerade mikrogravitationsförhållanden har oöverträffade effekter på orienteringen, kompakthet och generering av 2D-kristallina och porösa material."

För att skapa detta nya system, forskargruppen, som räknar med deltagande av medlemmar från Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2) och Institute of Materials Science of Barcelona (ICMAB-CSIC), designat en mikrofluidisk enhet som består av två sammanlänkade substrat med en fin silikonfilm med varierande tjocklekar (från 200 till μm). Målet var att skapa en mikrofluidisk miljö på 6 cm lång och 1,5 cm bred. En av ytorna har två maskininloppsportar som möjliggör fullständig fyllning av mikrofluidmiljön och förhindrar uppkomsten av luftbubblor. Systemet möjliggjorde tillväxten av en 2D metallorganisk ramprototyp (MOF), som bildar ett millimetriskt skikt utan defekter med konduktivitetsegenskaper som verkar på långt avstånd under miljöförhållanden. Forskargruppen använde ljuslinjen NCD-SWEET från ALBA Synchrotron för att studera kristallinitet, struktur och orientering av det skapade 2D-materialet.

"Den spatio-temporala kontrollen i tillväxten av detta material som erhålls med de simulerade mikrogravitationsförhållandena är oöverträffad i den vetenskapliga litteraturen. Den mikrofluidiska enheten har gjort det möjligt för oss att utveckla centimeterlånga tunna lager och studera de tidigare obeskrivna elektroniska egenskaperna hos materialet, " förklarar Noemí Contreras Pereda, från ICN2.

Hittills, det erhållna värdet med denna nya metod hade uppnåtts utanför en inert atmosfär med pellets framställda under höga tryck. "Detta nya simulerade mikrogravitationssystem kommer att vara som en "lekplats" för kemister, fysiker, och materialvetare som vill bearbeta 2D-funktionella enheter och material, " avslutar Contreras Pereda.