RW Space

В 2004 году ученые из Манчестерского университета впервые выделили и исследовали графен, суперматериал, состоящий из однослойных атомов углерода, расположенных в гексагональной сотовой решетке.

С тех пор он стал чудом. со свойствами, которые делают его чрезвычайно полезным во многих приложениях. Среди учёных принято считать, что около 1,9% углерода в межзвёздной среде (МЗС) существует в виде графена, форма и структура которого определяются процессом его образования.

Как это происходит? , на поверхности Луны может быть много этого сверхматериала. В недавнем исследовании исследователи из Китайской академии наук (CAS) обнаружили естественно сформированный графен, расположенный на Луне в особой тонкослоистой структуре.

Эти результаты могут иметь решающие последствия для нашего понимания того, как Луна сформировалась и привела к появлению новых методов производства графена, которые могут применяться в самых разных областях: от электроники, хранения энергии, строительства и суперматериалов.

Они также могут оказаться полезными для будущих миссий, которые создадут постоянную инфраструктуру на поверхности Луны.

Команду возглавлял профессор Вэй Чжан и Мэн Цзоу из Ключевой лаборатории бионической инженерии и Ключевой лаборатории международного сотрудничества провинции Цзилинь по высокоэффективным экологически чистым энергетическим материалам в Университете Цзилинь, старший инженер Университета Цзилинь Сюцзюань Ли и Вэньцай Жэнь из Института исследования металлов CAS (CAS- ISM).

К ним присоединились коллеги из нескольких ключевых лабораторий Цзилиньского университета, CAS-ISM, Лаборатории исследования глубокого космоса и Центра исследований Луны и космической инженерии. Статья, описывающая их результаты, появилась в National Science Review.

На протяжении десятилетий ученые предполагали, что система Земля-Луна образовалась в результате массивного столкновения (гипотеза гигантского удара) между телом размером с Марс. (Тейя) и Земле примерно 4,4 миллиарда лет назад.

Эта теория подтверждается анализом лунных пород, возвращенных астронавтами Аполлона, что привело к идее о обеднении углерода. Однако недавние открытия поставили под сомнение этот консенсус, основанный на наблюдении глобальных потоков ионов углерода на Луне, которые предполагают присутствие местного углерода.

Эти наблюдения согласуются с анализом одного из космических аппаратов Аполлона. 17 проб, показавших наличие графита. Для своего исследования команда провела спектроскопический анализ образца лунного грунта оливковой формы (размером около 2,9 на 1,6 мм), полученного миссией «Чанъэ-5» в 2020 году.

Это был третий опыт Китая. роботизированная миссия по достижению лунной поверхности и возвращению первого образца с Луны. Из полученных спектров они обнаружили соединение железа в богатой углеродом части образца, которое тесно связано с образованием графена.

После дальнейшего анализа с использованием передовых технологий микроскопии и картирования они подтвердили, что углерод в образце представлял собой чешуйки графена толщиной от двух до семи слоев.

Что касается того, как он туда попал, команда предположила, что графен мог образоваться в период вулканической активности в начале истории Луны, когда он все еще был геологически активным.

Они также предполагают, что образование графена было вызвано солнечными ветрами, которые подняли лунный реголит и его железосодержащие минералы, что могло помочь изменить атомную структуру углерода.

Они также допускают возможность ударов метеоритов, которые, как известно, также создают среду с высокой температурой и высоким давлением, аналогичную вулканической активности. Как они заявляют в своей статье:

«Графен внедрен в виде отдельных чешуек или сформирован как часть углеродной оболочки, окружающей минеральные частицы. Наш результат показывает одну типичную структуру местного углерода на Луне и был предложен механизм ее образования. Это открытие может по-новому взглянуть на химические компоненты, географические эпизоды и историю Луны».

Эти открытия также могут оказать огромное влияние на исследования здесь, на Земле. Земля, где графен исследуется для применения в самых разных областях — от электроники и механики до материаловедения.

Как они указывают в своем исследовании, это исследование может привести к новым методам недорогого производства материала и предложить дополнительные возможности для лунной исследование:

«Идентификация графена в структуре ядро-оболочка предполагает восходящий процесс синтеза, а не расслоение, которое обычно включает высокотемпературную каталитическую реакцию. Следовательно, механизм образования здесь предлагается несколько слоев графена и графитового углерода…

«В свою очередь, образование природного графена, катализируемое минералами, проливает свет на разработку недорогих масштабируемых методов синтеза высококачественный графен. Таким образом, можно продвигать новую программу исследования Луны и ожидать некоторых предстоящих прорывов».

Эти результаты также могут оказаться полезными для будущих миссий, которые приведут к развитию постоянной инфраструктуры на Луне. Лунная поверхность Сюда входит программа НАСА «Артемида», целью которой является создание «устойчивой программы исследования и освоения Луны».

Есть также инициатива ЕКА «Лунная деревня» и план Китая и России по созданию Международной лунной исследовательской станции ( ILRS). Помимо разведки и научных исследований, эти программы могли бы проводить эксперименты по изучению свойств и использования графена, включая создание лунных сред обитания!

Эта статья была первоначально опубликована изданием Universe. Сегодня прочтите оригинал статьи.