Kristallisatiestudies uitgevoerd in ruimtelaboratoria, die voor de meeste onderzoekslaboratoria duur en onbetaalbaar zijn, toonde de waardevolle effecten van microzwaartekracht tijdens het kristalgroeiproces en de morfogenese van materialen. Nutsvoorzieningen, een onderzoek onder leiding van een wetenschappelijk team van de Universiteit van Barcelona, heeft een eenvoudige en efficiënte methode ontwikkeld om experimentomstandigheden van microzwaartekracht op aarde te bereiken die die in de ruimte simuleren. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen in een artikel gemarkeerd op de voorkant.

Om deze gesimuleerde microzwaartekrachtcondities te krijgen, de onderzoekers gebruikten op maat gemaakte microfluïdische apparaten. Dit zijn instrumenten die kleine hoeveelheden vloeistof op een microchip gebruiken om laboratoriumtests uit te voeren. Met deze apparaten de 2D poreuze kristallijne moleculaire structuren zijn gecreëerd (gevormd door één laag atomen). Volgens Josep Puigmartí Luis, ICREA-onderzoeker bij de afdeling Fysische Chemie en lid van het Institute of Theoretical and Computational Chemistry (IQTCUB), "we hebben bevestigd dat de experimenten onder deze gesimuleerde microzwaartekrachtomstandigheden ongekende effecten hebben op de oriëntatie, compactheid en generatie van 2D kristallijne en poreuze materialen."

Om dit nieuwe systeem te creëren, het onderzoeksteam, die rekent op de deelname van leden van het Catalaanse Instituut voor Nanowetenschappen en Nanotechnologie (ICN2) en het Instituut voor Materiaalwetenschappen van Barcelona (ICMAB-CSIC), ontwierp een microfluïdisch apparaat dat bestaat uit twee onderling verbonden substraten met een fijne siliconenfilm met variabele diktes (van 200 tot μm). Het doel was om een ​​microfluïdische omgeving te creëren van 6 cm lang en 1,5 cm breed. Een van de oppervlakken heeft twee machine-inlaatpoorten die de volledige vulling van de microfluïdische omgeving mogelijk maken en het verschijnen van luchtbellen voorkomen. Het systeem maakte de groei mogelijk van een 2D metalorganic framework prototype (MOF), die een millimetrische laag vormt zonder defecten met geleidbaarheidseigenschappen die onder omgevingsomstandigheden op grote afstand werken. De onderzoeksgroep gebruikte de lichtlijn NCD-SWEET van de ALBA Synchrotron om kristalliniteit te bestuderen, structuur en oriëntatie van het gecreëerde 2D-materiaal.

"De spatio-temporele controle in de groei van dit materiaal verkregen met de gesimuleerde microzwaartekrachtomstandigheden is ongekend in de wetenschappelijke literatuur. Het microfluïdische apparaat heeft ons in staat gesteld om centimeters lange dunne lagen te ontwikkelen en de voorheen onbeschreven elektronische eigenschappen van het materiaal te bestuderen, " legt Noemí Contreras Pereda uit, van ICN2.

Daten, de verkregen waarde met deze nieuwe methode was bereikt buiten een inerte atmosfeer met pellets die onder hoge druk waren bereid. "Dit nieuwe gesimuleerde microzwaartekrachtsysteem zal als een 'speeltuin' zijn voor chemici, natuurkundigen, en materiaalwetenschappers die 2D-functionele apparaten en materialen willen verwerken, " besluit Contreras Pereda.