Studi di cristallizzazione condotti in laboratori spaziali, costose e inaccessibili per la maggior parte dei laboratori di ricerca, hanno mostrato i preziosi effetti della microgravità durante il processo di crescita dei cristalli e la morfogenesi dei materiali. Ora, uno studio di ricerca condotto da un team scientifico dell'Università di Barcellona, ha creato un metodo semplice ed efficiente per ottenere condizioni di sperimentazione di microgravità sulla Terra che simulano quelle nello spazio. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Materiale avanzato in un articolo evidenziato in copertina.

Per ottenere queste condizioni di microgravità simulate, i ricercatori hanno utilizzato dispositivi microfluidici su misura. Si tratta di strumenti che utilizzano piccole quantità di fluidi su un micro-chip per condurre test di laboratorio. Con questi dispositivi, sono state create le strutture molecolari cristalline porose 2D (formate da uno strato di atomi). Secondo Josep Puigmarti Luis, Ricercatore ICREA presso il Dipartimento di Chimica Fisica e membro dell'Istituto di Chimica Teorica e Computazionale (IQTCUB), "abbiamo confermato che gli esperimenti in queste condizioni di microgravità simulate hanno effetti senza precedenti sull'orientamento, compattezza e generazione di materiali 2D cristallini e porosi."

Per creare questo nuovo sistema, il gruppo di ricerca, che conta sulla partecipazione dei membri dell'Istituto Catalano di Nanoscienze e Nanotecnologie (ICN2) e dell'Istituto di Scienza dei Materiali di Barcellona (ICMAB-CSIC), ha progettato un dispositivo microfluidico costituito da due substrati interconnessi con un sottile film di silicone con spessori variabili (da 200 a μm). L'obiettivo era creare un ambiente microfluidico di 6 cm di lunghezza e 1,5 cm di larghezza. Una delle superfici ha due porte di ingresso della macchina che consentono il completo riempimento dell'ambiente microfluidico e prevengono la comparsa di bolle d'aria. Il sistema ha consentito la crescita di un prototipo di struttura in metalloorganico 2D (MOF), che forma uno strato millimetrico senza difetti con proprietà di conducibilità che agiscono a grande distanza in condizioni ambientali. Il gruppo di ricerca ha utilizzato la linea di luce NCD-SWEET del sincrotrone ALBA per studiare la cristallinità, struttura e orientamento del materiale 2D creato.

"Il controllo spazio-temporale nella crescita di questo materiale ottenuto con le condizioni di microgravità simulate non ha precedenti nella letteratura scientifica. Il dispositivo microfluidico ci ha permesso di sviluppare strati sottili lunghi centimetri e studiare le proprietà elettroniche del materiale precedentemente non descritte, " spiega Noemí Contreras Pereda, dall'ICN2.

Ad oggi, il valore ottenuto con questo nuovo metodo era stato ottenuto all'esterno di un'atmosfera inerte con pellets preparati ad alte pressioni. "Questo nuovo sistema di microgravità simulato sarà come un 'parco giochi' per i chimici, fisici, e scienziati dei materiali che desiderano elaborare dispositivi e materiali funzionali 2D, " conclude Contreras Pereda.