近日,吉林大學科研團隊通過對嫦娥六號月壤樣品的系統分析,在國際上首次發現并確認了天然形成的單壁碳納米管和石墨碳,為月球演化研究與深空資源開發提供了全新視角。這是吉林大學科研團隊在嫦娥五號月球樣品中發現少層石墨烯后,又一重要發現。相關研究成果于近日發表在學術期刊《納米快報》上。
吉林大學科研團隊綜合運用多種顯微與譜學技術,對嫦娥六號采集的月球背面樣品進行了系統表征,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,也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。
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團隊成員張偉和李秀娟
吉林大學電子顯微鏡中心主任張偉教授說:這項發現,將我們對月球資源的認識從“有什么元素”提升到了“能自然形成什么高級材料”的新層次。“單壁納米碳管這種一維材料,大家一度認為只能通過人工合成,這次我們在月壤中發現單壁碳納米管,證明了大自然可以造成這種神奇的材料。之前大家也認為這個石墨烯也是由人工合成,不能由大自然形成的,我們在嫦娥五號里月壤中發現了天然少量石墨烯也證明了大自然中依然存在這種二維材料。”
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研究表明,這些碳納米管的形成可能與月球歷史上微隕石撞擊、火山活動及太陽風輻照等多因素協同作用下的鐵催化過程密切相關,展現了自然界在極端條件下合成先進材料的能力。
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據了解,科研團隊從拿到嫦娥六號月壤樣品,到初步發現相關成果,隨后完成數據整理、多方面佐證及投稿發表等工作,僅用三個月就完成了這一重要突破。吉林大學生物與農業工程學院研究員李秀娟說:“嫦娥6樣品是在月球背面南極-艾特肯盆地采回來的,它是一個月球最古老最原始的一個盆地,所以樣品很特殊,對于我們成果的取得也有很大的幫助。另外一個就是我們有很嚴格的科學的明確目標,大約是3個月的時間,就完成了重要成果。歷史上也算是最快速度了,這是我們常年整個團隊的一個很好的協作能力的結果。”
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據介紹,未來如果能在月球實現原位資源利用,這些碳材料或可直接用于建造月球基地、制造輕質高強度結構件、能源設備等。同時,自然界在極端條件下合成復雜納米結構的能力,可為人工合成新型碳材料提供仿生靈感。
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吉林大學生物與農業工程學院黨委書記楊民
任何科學研究取得重大突破的背后,都離不開堅實的技術積淀。吉林大學生物與農業工程學院黨委書記楊民說:“經過20多年的不懈探索,吉大團隊完成了從模擬月壤研制、機器與生長作用分析到關鍵部件設計優化、地面支持系統研發等一系列核心技術工作,為我國探測器在異星走得穩、采得好提供了堅實支撐。”
記者:徐子晴
編輯:王童 責編:江莉
監制:王德輝、丁媛媛
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