Niedawne badania wykazały cienkie warstwy grafenu w glebie Księżyca, co sugeruje, że aktywność wulkaniczna i wiatry słoneczne mogą pomóc w powstaniu tego materiału. Odkrycie to może doprowadzić do opracowania bardziej opłacalnych sposobów produkcji grafenu na Ziemi, co znacząco wpłynie na rozwój technologii i materiałów. (Koncepcja artysty.) Źródło: SciTechDaily.com
Naukowcy odkryli unikalny rodzaj grafen w glebie księżycowej, przywiezionej przez chińską misję Chang’e 5.
Grafen, który składa się z kilku cienkich warstw, mógł powstać miliardy lat temu w wyniku aktywności wulkanicznej i wpływu wiatrów słonecznych na Księżyc. To odkrycie jest ekscytujące, ponieważ pokazuje nam nowy, być może tańszy sposób wytwarzania grafenu na Ziemi, który może zrewolucjonizować technologie w elektronice i materiałoznawstwie.
Wyniki najnowszego badania opublikowanego w czasopiśmie Narodowy Przegląd Naukowyujawniły istnienie naturalnie powstającego, kilkuwarstwowego grafenu, czyli substancji składającej się z atomów węgla ułożonych w specjalną, cienkowarstwową strukturę.
Zespół kierowany przez profesorów Meng Zou, Wei Zhang i starszego inżyniera Xiujuan Li z Uniwersytetu Jilin i Wencai Ren z Instytutu Badań Metali Chińskiej Akademii Nauk przeanalizował próbkę księżycowej gleby w kształcie oliwki, o wymiarach około 2,9 milimetra na 1,6 mm, odzyskane z misji Chang’e 5 w 2020 roku.
Tworzenie się grafenu w glebie księżycowej
Według zespołu naukowcy ogólnie uważają, że około 1,9 procent węgla międzygwiazdowego występuje w postaci grafenu, którego kształt i struktura zależą od procesu jego powstawania.
Za pomocą specjalnego spektrometru naukowcy odkryli związek żelaza, który jest ściśle powiązany z powstawaniem grafenu w bogatej w węgiel części próbki. Następnie wykorzystali zaawansowane technologie mikroskopowe i mapowania, aby potwierdzić, że zawartość węgla w próbce składała się z „płatków” zawierających od dwóch do siedmiu warstw grafenu.
( a ) Obraz ze skaningowego mikroskopu konfokalnego i rozkład wysokości. (b) Obraz SEM elektronów wstecznie rozproszonych i (c) Widma Ramana odpowiadające różnym obszarom. ( d ) obraz TEM, obraz HAADF-STEM z korekcją Cs i odpowiednie widma krawędzi L EELS Fe dla różnych obszarów. ( e ) Obrazy HRTEM z korekcją Cs. (f) Obraz HAADF-STEM. (g) Mapy pierwiastków EDS pokazujące przestrzenne rozmieszczenie pierwiastków. (h) Obrazy HRTEM odpowiednich regionów zaznaczonych w (f). Źródło: ©Science China Press
Implikacje odkrycia grafenu
Zespół zasugerował, że kilkuwarstwowy grafen mógł powstać w wyniku aktywności wulkanicznej we wczesnych stadiach istnienia Księżyca i zostać katalizowany przez wiatry słoneczne, które mogą wzburzyć księżycową glebę i minerały zawierające żelazo, które pomogły przekształcić strukturę atomów węgla. Dodali, że procesy uderzeniowe meteorytów, które tworzą środowiska o wysokiej temperaturze i ciśnieniu, również mogły prowadzić do powstania grafenu.
Na Ziemi grafen staje się gwiazdą nauk o materiałach ze względu na swoje szczególne właściwości w optyce, elektryce i mechanice. Zespół wierzy, że ich badania mogą pomóc w opracowaniu sposobów niedrogiej produkcji materiału i zwiększeniu jego zastosowania.
Przyszłe perspektywy wykorzystania grafenu
„Katalizowane minerałami powstawanie naturalnego grafenu rzuca światło na rozwój tanich, skalowalnych technik syntezy wysokiej jakości grafenu” – czytamy w artykule. „Dlatego można promować nowy program eksploracji Księżyca i można spodziewać się nadchodzących przełomów”.
Odniesienie: „Odkrycie naturalnego kilkuwarstwowego grafenu na Księżycu” autorstwa Wei Zhanga, Qing Lianga, Xiujuan Li, Lai-Peng Ma, Xinyang Li, Zhenzhen Zhao, Rui Zhang, Hongtao Cao, Zizhun Wang, Wenwen Li, Yanni Wang, Meiqi Liu, Nailin Yue, Hongyan Liu, Zhenyu Hu, Li Liu, Qiang Zhou, Fangfei Li, Weitao Zheng, Wencai Ren i Meng Zou, 17 czerwca 2024 r., Narodowy Przegląd Naukowy.
DOI: 10.1093/nsr/nwae211
