Etudes de cristallisation menées dans les laboratoires spatiaux, qui sont coûteuses et inabordables pour la plupart des laboratoires de recherche, ont montré les effets précieux de la microgravité au cours du processus de croissance cristalline et de la morphogenèse des matériaux. Maintenant, une étude de recherche menée par une équipe scientifique de l'Université de Barcelone, a créé une méthode simple et efficace pour obtenir des conditions d'expérimentation de microgravité sur Terre qui simulent celles de l'espace. Les résultats ont été publiés dans la revue Matériaux avancés dans un article mis en évidence sur sa couverture.

Pour obtenir ces conditions de microgravité simulées, les chercheurs ont utilisé des dispositifs microfluidiques sur mesure. Ce sont des instruments qui utilisent de petites quantités de fluides sur une micropuce pour effectuer des tests de laboratoire. Avec ces appareils, les structures moléculaires cristallines poreuses 2D ont été créées (formées par une couche d'atomes). Selon Josep Puigmartí Luis, Chercheur ICREA au Département de Chimie Physique et membre de l'Institut de Chimie Théorique et Computationnelle (IQTCUB), "nous avons confirmé que les expériences dans ces conditions de microgravité simulées ont des effets sans précédent sur l'orientation, compacité et génération de matériaux cristallins et poreux 2D."

Pour créer ce nouveau système, l'équipe de recherche, qui compte sur la participation des membres de l'Institut Catalan des Nanosciences et Nanotechnologies (ICN2) et de l'Institut des Sciences des Matériaux de Barcelone (ICMAB-CSIC), a conçu un dispositif microfluidique constitué de deux substrats interconnectés avec un fin film de silicone d'épaisseurs variables (de 200 à m). L'objectif était de créer un environnement microfluidique de 6 cm de long et 1,5 cm de large. L'une des surfaces possède deux orifices d'entrée de la machine qui permettent le remplissage complet de l'environnement microfluidique et évitent l'apparition de bulles d'air. Le système a permis la croissance d'un prototype de cadre organométallique (MOF) 2D, qui forme une couche millimétrique sans défauts avec des propriétés de conductivité qui agissent à longue distance dans des conditions environnementales. Le groupe de recherche a utilisé la raie lumineuse NCD-SWEET du synchrotron ALBA pour étudier la cristallinité, structure et orientation du matériau 2D créé.

« Le contrôle spatio-temporel de la croissance de ce matériau obtenu avec les conditions de microgravité simulées est sans précédent dans la littérature scientifique. Le dispositif microfluidique nous a permis de développer des couches minces centimétriques et d'étudier les propriétés électroniques du matériau jusqu'alors non décrites, " explique Noemí Contreras Pereda, de l'ICN2.

À ce jour, la valeur obtenue avec cette nouvelle méthode avait été atteinte en dehors d'une atmosphère inerte avec des pastilles préparées sous haute pression. "Ce nouveau système de microgravité simulée sera comme un "terrain de jeu" pour les chimistes, physiciens, et les scientifiques des matériaux qui souhaitent traiter des dispositifs et des matériaux fonctionnels 2D, " conclut Contreras Pereda.