據(jù)國(guó)家航天局消息，近日，吉林大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)嫦娥六號(hào)月壤樣品的系統(tǒng)分析，在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)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(xué)過(guò)程的精細(xì)程度，印證了月球背面地質(zhì)活動(dòng)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(jī)制示意圖。圖片來(lái)源：國(guó)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(yùn)用多種顯微與光譜技術(shù)，對(duì)嫦娥六號(hào)采集的月球背面樣品進(jìn)行了系統(tǒng)表征，不僅首次明確識(shí)別出石墨碳，并追溯了其可能的形成與演化過(guò)程，更重要的是在國(guó)際上首次證實(shí)了無(wú)需人工干預(yù)、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(guò)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(dòng)、太陽(yáng)風(fēng)輻照等能夠通過(guò)鐵催化等物理-化學(xué)過(guò)程，自然合成這種先進(jìn)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(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)比研究嫦娥六號(hào)月球背面樣品與嫦娥五號(hào)月球正面樣品，還發(fā)現(xiàn)嫦娥六號(hào)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(qiáng)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(guò)程上存在新的不對(duì)稱(chēng)性。
這一發(fā)現(xiàn)揭示月球正反面在物質(zhì)組成與演化過(guò)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(lái)還可能實(shí)際應(yīng)用到我們的科研領(lǐng)域中。
單壁碳納米管：納米級(jí)、導(dǎo)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(jí)，具有極高的強(qiáng)度、優(yōu)異的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性，被認(rèn)為是未來(lái)高性能材料、電子器件、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。
石墨碳：用于電極材料、潤(rùn)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(dǎo)電性、潤(rùn)滑性與化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛用于電極材料、潤(rùn)滑劑、復(fù)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(jià)值材料。
碳材料：未來(lái)月球基地的“建筑基石”
未來(lái)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(qiáng)度結(jié)構(gòu)件、能源設(shè)備等。同時(shí)，?自然界在極端條件下合成復(fù)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(hào)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(guó)科研團(tuán)隊(duì)在月球樣品研究中的又一重要突破，體現(xiàn)了我國(guó)在深空探測(cè)、樣品分析與前沿科學(xué)發(fā)現(xiàn)上的系統(tǒng)能力。
吉林大學(xué)的這一研究成果以《月球背面國(guó)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(bào)》期刊上。
