Els estudis de cristal·lització fets en laboratoris espacials, molt costosos i inassequibles per a la majoria de laboratoris de recerca, han demostrat els valuosos efectes de la microgravetat durant el procés de creixement cristal·lí i la morfogènesi de materials. Ara, una recerca liderada per un equip científic de la Universitat de Barcelona ha desenvolupat un mètode fàcil i altament eficient per aconseguir condicions d’experimentació de microgravetat a la Terra que simulen les que es poden tenir a l’espai. Els resultats s’han publicat a la revista Advanced Materials en un article destacat a la portada.
Per aconseguir aquestes condicions de microgravetat simulada s’han fet servir dispositius microfluídics personalitzats. Es tracta d’instruments que utilitzen petites quantitats de fluids sobre un microxip per fer proves de laboratori. Amb aquests dispositius s’han fabricat estructures moleculars de cristalls porosos en dues dimensions (formats per una sola capa d’àtoms). Segons explica Josep Puigmartí Luis, investigador ICREA al Departament de Química Física i membre de l’Institut de Química Teòrica i Computacional de la UB (IQTCUB), «s’ha pogut confirmar que els experiments sota aquestes condicions de microgravetat simulada tenen uns efectes sense precedents en l’orientació, la compacitat i la generació de materials 2D cristal·lins i porosos».
Per desenvolupar aquest nou sistema, l’equip investigador, en el qual també han participat membres de l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) i de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), va dissenyar un dispositiu microfluídic que consta de dos substrats entrellaçats amb una fina pel·lícula de silicona amb gruixos variables (de 200 a 500 μm). L’objectiu era crear un ambient microfluídic de 6 cm de llarg i 1,5 cm d’ample. Una de les superfícies disposa de dos ports d’entrada mecanitzada que permeten omplir completament l’entorn microfluídic i evitar, així, l’aparició de bombolles d’aire. El sistema ha permès fer créixer un prototip d’estructura bidimensional metal·lorgànica (MOF, per les seves sigles en anglès) i que forma una capa mil·limètrica i sense defectes amb propietats de conductivitat que actuen a llarga distància en condicions ambientals.
“El control espai-temporal en el creixement d’aquest material obtingut amb les condicions de microgravetat simulada no té precedents a la literatura científica. El dispositiu de microfluidica ens ha permès desenvolupar capes primes de centímetres de longitud i estudiar les propietats electròniques del material no descrites fins ara” explica Noemí Contreras Pereda de l’ICN2. Cal tenir en compte que, fins ara, els valors obtinguts amb aquest nou mètode només s’havien aconseguit fora d’una atmosfera inerta amb pèl·lets preparats sota altes pressions. «Aquest nou sistema de microgravetat simulada serà com un “parc infantil” per a químics, físics i científics de materials que vulguin processar materials i dispositius funcionals 2D», conclou l’investigador.
