Analizy próbek księżycowej gleby dostarczonej na Ziemię w 2020 roku przez chińską misję Chang'e 5 wykazały obecność grafenu.
Grafen to materiał dwuwymiarowy zbudowany z atomów węgla ułożonych w heksagonalną nanostrukturę. Zainteresowanie budzi dzięki swoim wyjątkowym właściwościom. Jest 300 razy bardziej wytrzymały niż stal, a do tego lekki i elastyczny. Jest doskonałym przewodnikiem elektrycznym. Ma właściwości bakteriobójcze, jest wodoodporny oraz niemal przeźroczysty.
Materiał po raz pierwszy wyizolowano i zbadano w 2004 roku. Sześć lat później za badania nad grafenem Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow z Uniwersytetu w Manchesterze otrzymali nagrodę Nobla. Sam opis teoretyczny materiału powstał jednak dużo wcześniej, bo w 1947 roku.
O grafenie jest głośno już od dłuższego czasu. Materiał ten może znaleźć wiele zastosowań. Jednak główną przeszkodą w zastosowaniu go w urządzeniach codziennych użytku jest wytwarzanie grafenu na dużą skalę, przy jednoczesnym zachowaniu jego niesamowitych właściwości.
Ale okazuje się, że ten cudowny materiał jest obecny na Księżycu. Udowodniły to analizy próbek regolitu dostarczonych na Ziemię przez misję Chang'e 5.
Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „National Science Review” (DOI: 10.1093/nsr/nwae211).
Misja Chang'e 5 dostarczyła na Ziemię około 1,5 kilograma księżycowego regolitu. Materiał został pobrany w pobliżu formacji wulkanicznej Mons Rümker, położonej na północnym krańcu Oceanus Procellarum (z łac. Ocean Burz). Mons Rümker to formacja wulkaniczna o średnicy około 70 kilometrów wznosząca się na ponad kilometr wysokości. Uczeni uważają, że jeszcze około 1,3 miliarda lat temu wulkan ten mógł być aktywny. Z kolei Ocean Burz to duża, pokryta zastygłym bazaltem równina, widoczna z Ziemi jako ciemna struktura na zachodnim skraju widocznej strony Księżyca. Wcześniej ten region naszego naturalnego satelity nie był odwiedzany.
Niedawno opublikowane badania próbek wykazały, że w materiale przywiezionym ze Srebrnego Globu jest obecny kilkuwarstwowy grafen. Chińscy eksperci pod kierunkiem badaczy z Jilin University w swoich analizach wykorzystali spektroskopię ramanowską. W ten sposób wykryli grafen składający się od dwóch do siedmiu warstw.
Grafen można wytworzyć różnymi technikami, które dają różne właściwości. Badanie struktury naturalnie występującego na Księżycu grafenu może dać wgląd w proces, który doprowadził do jego powstania, a tym samym pomóc opracować tanie metody jego produkcji. Badania te mogą też dostarczyć więcej informacji na temat ewolucji geologicznej naszego naturalnego satelity.
W próbkach, w których znaleziono grafen, odkryto też związki żelaza. Chińscy badacze sugerują, że mogły one odegrać jakąś rolę w powstaniu materiału. Badacze wskazują też, że aktywność wulkaniczna również mogła przyczynić się do jego powstania, jak i wiatr słoneczny, który może wzbudzić księżycową glebę i minerały zawierające żelazo, co mogło pomóc przekształcić strukturę atomów węgla. Dodali też, że uderzenia meteorytów, które tworzą środowisko o wysokiej temperaturze i ciśnieniu, mogły również doprowadzić do powstania grafenu.
Według chińskiego zespołu, około 1,9 procent węgla międzygwiazdowego występuje w postaci grafenu, którego właściwości i morfologia są określone przez ten proces jego formowania.
Źródło: Science China Press, Science Alert, fot. NASA
