據(jù)國家航天局消息，近日，吉林大學科研團隊通過對嫦娥六號月壤樣品的系統(tǒng)分析，在國際上首次發(fā)現(xiàn)并確認了天然形成的單壁碳納米管和石墨碳，揭示了月球表面高能物理-化學過程的精細程度，印證了月球背面地質(zhì)活動更活躍，為研究月球演化史提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
碳納米管形成機制示意圖。圖片來源：國家航天局
首次發(fā)現(xiàn)天然單壁碳納米管和石墨碳
這一研究綜合運用多種顯微與光譜技術(shù)，對嫦娥六號采集的月球背面樣品進行了系統(tǒng)表征，不僅首次明確識別出石墨碳，并追溯了其可能的形成與演化過程，更重要的是在國際上首次證實了無需人工干預、天然形成的單壁碳納米管的存在。
此前，單壁碳納米管主要通過人工合成獲得，此次發(fā)現(xiàn)表明，?月球表面的極端環(huán)境，比如微隕石撞擊、火山活動、太陽風輻照等能夠通過鐵催化等物理-化學過程，自然合成這種先進納米材料，展現(xiàn)了自然界在極端條件下合成關(guān)鍵材料的能力。
該團隊通過對比研究嫦娥六號月球背面樣品與嫦娥五號月球正面樣品，還發(fā)現(xiàn)嫦娥六號樣品中的碳結(jié)構(gòu)具有更明顯的缺陷特征，這可能與月球背面經(jīng)歷的更強烈的微隕石撞擊歷史有關(guān)；該發(fā)現(xiàn)也揭示了月球正面與背面在物質(zhì)組成與演化過程上存在新的不對稱性。
這一發(fā)現(xiàn)揭示月球正反面在物質(zhì)組成與演化過程上存在新的差異，為月球地質(zhì)演化研究提供了關(guān)鍵線索。
天然單壁碳納米管和石墨碳有何用途？
月球上找到了單壁碳納米管和石墨碳，這些材料未來還可能實際應用到我們的科研領(lǐng)域中。
單壁碳納米管：納米級、導電優(yōu)、高性能
單壁碳納米管是由單層碳原子卷曲而成的中空管狀納米材料，直徑通常為納米級，具有極高的強度、優(yōu)異的導電性與導熱性，被認為是未來高性能材料、電子器件、能源存儲等領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎材料。
石墨碳：用于電極材料、潤滑劑等領(lǐng)域
石墨碳?是碳元素的一種晶體形態(tài)，由層層堆疊的碳原子平面構(gòu)成。具有良好的導電性、潤滑性與化學穩(wěn)定性，廣泛用于電極材料、潤滑劑、復合材料等領(lǐng)域。
天然單壁碳納米管與石墨碳的發(fā)現(xiàn)，暗示月球或其他天體表面可能自然存在更多高價值材料。
碳材料：未來月球基地的“建筑基石”
未來若能在月球?qū)崿F(xiàn)原位資源利用，這些碳材料或可直接用于建造月球基地、制造輕質(zhì)高強度結(jié)構(gòu)件、能源設備等。同時，?自然界在極端條件下合成復雜納米結(jié)構(gòu)的能力，可為人工合成新型碳材料提供仿生靈感。
值得特別注意的是，這是繼嫦娥五號月壤樣品中首次發(fā)現(xiàn)月球天然形成的少層石墨烯之后，我國科研團隊在月球樣品研究中的又一重要突破，體現(xiàn)了我國在深空探測、樣品分析與前沿科學發(fā)現(xiàn)上的系統(tǒng)能力。
吉林大學的這一研究成果以《月球背面國際首次發(fā)現(xiàn)天然單壁碳納米管與石墨碳》為題，于近日正式發(fā)表在《納米快報》期刊上。
