月壤中发现天然石墨烯

日前，我国学术期刊《国家科学评论》刊发针对月壤研究的最新成果。研究人员通过对嫦娥五号钻采岩屑月壤进行严谨的观察与分析，发现了天然形成的少层石墨烯。这一突破性发现为国际首次。

与富含水分和有机物的地球土壤不同，月球直接暴露在太阳辐射和微陨石轰击之下，因此形成的月壤不含有机质，且极度缺水干燥。人们不禁好奇，天然石墨烯究竟是何来头，未来又有哪些潜在应用？

从诞生之初，石墨烯材料就自带光环，被誉为“改变世界的神奇材料”。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫领导的研究小组，将石墨片粘在两片特殊的胶带之间，撕开胶带，石墨片就被减薄，一分为二。如此反复操作，薄片越来越薄，最终他们在显微镜下发现了石墨烯。它的厚度只有0.34纳米，一片1毫米厚的石墨片由近300万层石墨烯堆垛组成。如果我们把石墨片当作一本书，其中的每一页纸都可以被认为是石墨烯。

石墨烯被广泛研究的重要原因，则是其具有非凡的导电性能和导热性能、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性。石墨烯载流子迁移率是硅的10倍，有望用于制造超高比能动力电池和超高频率芯片。

目前，石墨烯难以被大量制造，这是因为其工业制造方法需要在超过1000摄氏度的高温下进行，且难以获得高纯度、大尺寸的石墨烯。相比之下，天然石墨烯的发现更显珍贵。2023年，日本北海道大学的研究团队首次在地球上发现了天然石墨烯。虽然这种石墨烯能够在低于300摄氏度的条件下稳定存在，但该研究也指出天然石墨烯看起来是透明的，而不是通常呈现出的黑色，表明其结构中可能还含有其他元素。

此次月壤中发现的天然石墨烯的结晶质量较高，层数在2至7层，一些含铁化合物也出现在该区域附近。基于这一特征，研究人员提出石墨烯的形成可能源于太阳风和月球早期的火山喷发共同诱导的矿物催化进程。