吉(ji)林大学新闻网6月21日消息，近日，吉(ji)林大学邹猛教(jiao)授、张伟教(jiao)授、李秀娟(juan)正高级工程师及中国(guo)科学院金属研究所(suo)任文(wen)才研究员等，通过(guo)对嫦娥(e)五号钻(zuan)采岩屑月壤（No. CE5Z0806YJYX004）的观察分析，首(shou)次(ci)发现天然(ran)形成的少层石(shi)墨烯。相关研究为月球的地质活(huo)动和演变历史以(yi)及月球的环(huan)境特点提供了新见解(jie)，拓宽了人们对月壤复杂矿物组成的认知，为月球的原位资源利用提供了重要信息及线(xian)索。研究成果以(yi)“Discovery of Natural Few-Layer Graphene on the Moon”为题，于6月17日发表在National Science Review期刊上。
图1 CE-5月壤样品中天然(ran)石(shi)墨烯的先进电子显微结构(gou)表征(zheng)和谱学分析
过(guo)往报道指出，通过(guo)观测月球的全球碳离子通量，科研人员认为月球上存在原生碳，利用月球样品的表征(zheng)研究来揭示原生碳相的晶体结构(gou)是可(ke)行的。石(shi)墨烯以(yi)其新奇的物理现象和非(fei)凡的特性(xing)，在包括行星和空(kong)间科学在内的广泛领(ling)域(yu)发挥着越来越重要的作(zuo)用。据估计(ji)，星际碳总量中约1.9%是以(yi)石(shi)墨烯的形式存在，其形态(tai)和性(xing)质由特定的形成过(guo)程决定，因此(ci)天然(ran)石(shi)墨烯的组成和结构(gou)特征(zheng)将为星体的地质演化和月球的原位资源利用提供重要的参考和信息。
图2 少层石(shi)墨烯在月球上可(ke)能(neng)形成过(guo)程
在该项研究中，科研团队采用电镜—拉曼联用技(ji)术，在月壤样品含碳量相对较高的位置(zhi)采集了拉曼光谱，确认了月壤样品中石(shi)墨碳的结晶质量相对较高。值得注意(yi)的是，月壤样品中存在碳的区域(yu)含有铁化合物，这与石(shi)墨烯的形成密切相关。通过(guo)扫(sao)描电子显微成像、透(tou)射电子显微成像、冷冻条件下球差电镜的高角环(huan)形暗场像和高分辨像、能(neng)谱和电子能(neng)量损失谱、飞行二(er)次(ci)质谱等多种(zhong)表征(zheng)技(ji)术的综合运用及测试(shi)结果的多方面(mian)严谨比(bi)对分析，探究并证实了月壤样品中检测到的石(shi)墨碳是少层石(shi)墨烯（2—7层），并提出少层石(shi)墨烯和石(shi)墨碳的形成可(ke)能(neng)源于太阳风和月球早期的火山喷(pen)发共(gong)同诱导的矿物催化进程。
吉(ji)林大学材料(liao)科学与工程学科张伟教(jiao)授为本(ben)文(wen)第一作(zuo)者，工程仿生教(jiao)育部(bu)重点实验室邹猛教(jiao)授、李秀娟(juan)正高级工程师及中国(guo)科学院金属研究所(suo)沈阳材料(liao)科学国(guo)家实验室任文(wen)才研究员为本(ben)文(wen)的共(gong)同通讯作(zuo)者。吉(ji)林大学电子显微镜中心测试(shi)分析表征(zheng)团队，物理学院、超硬材料(liao)国(guo)家重点实验室协同极端(duan)条件高压科学中心对该项研究工作(zuo)给予了大力支持。研究成果由中国(guo)科学院金属研究所(suo)马来鹏研究员，吉(ji)林大学张锐教(jiao)授、李新阳副(fu)教(jiao)授、郑伟涛教(jiao)授、周(zhou)强教(jiao)授、李芳菲教(jiao)授、刘红艳研究员，国(guo)家深空(kong)探测实验室胡震宇研究员，探月与航天工程中心柳骊(chi)研究员等共(gong)同合作(zuo)完(wan)成。相关工作(zuo)得到了国(guo)家探月中心的月壤样品宝贵支持和国(guo)家基金委(wei)面(mian)上项目(mu)资助。