پژوهشگران مؤسسه تحقیقات فلز در آکادمی علوم چین، ماده‌ای تازه در مثالهای ماه اشکار کرده‌اند: گرافین طبیعی. این ماده، که به‌شکل صفحاتی دو بُعدی با ضخامت یک لایه کربن می باشند، سال‌ها در مرکز توجهات بوده، چون در صنایع الکترونیکی و مکانیکی کاربردهای زیاد دارد.

در ماه دسامبر سال ۲۰۲۰، فضاپیمای چینی «چانگ ای ۵» با پیروزی روی ماه نشست و از رگولیت سطح ماه مثالبرداری کرد. (رگولیت لایه‌ای سنگی است که سطح ماه را می‌پوشاند.) چند هفته سپس، چانگ ای ۵ مثالها را به زمین برگرداند و تبدیل به اولین مأموریت برگشت از ماه بعد از مأموریت‌های آپولو شد.

دانشمندان پیش‌تر آب و جوان‌ترین سنگ‌های شناخته‌شده ماه را در این مثالها اشکار کرده بودند. اما اکنون کشف گرافین طبیعی مجدد توجهات را به این مثالها جلب کرده است.

گرافین طبق معمولً در آزمایشگاه و با رسوب‌گذاری کربن در لایه‌های نازک، یا بریدن لایه‌های گرافیت با نوار تهیه می‌شود. گرافین طبیعی در فضای بین‌ستاره‌ای، شهاب‌سنگ‌ها، معادن و اکنون در ماه کشف شده است.

کشف گرافین طبیعی در مثالهای ماه

پژوهشگران برای این مطالعه از روش طیف‌سنجی رامان برای آنالیز یک نمونه کوچک ۲.۹ در۱.۶ میلیمتری مأموریت چانگ ای ۵ منفعت گیری کردند. آن‌ها چندین نقطه با محتوای کربن بالاتر اشکار کردند که به‌شکل گرافین تجمع کرده بودند. از آن‌جایی که گرافین اساساً صفحات زیاد نازک گرافیت است، دانشمندان نمونه را با بزرگنمایی بالاتری بازدید کردند.

آن‌ها مطمعن حاصل کردند که مقداری از کربن حاضر شکل گرافین به خود گرفته می بود. برخی از آن‌ها دانه‌هایی با ضخامت دو تا هفت لایه بودند و برخی دیگر بخشی از پوسته کربنی اطراف کانی‌های دیگر. وجود گرافین در این پوسته‌ها به این معنی است که گرافین از پوسته‌پوسته شدن گرافیت تشکیل نشده، بلکه به گمان زیادً از طریق فرایند فرد دیگر شکل گرفته است که نیازمند دمای بالایی است.

بازدید‌های دقیق‌تر نشان می‌داد که ترکیبات آهن فقط در نقاط با محتوای کربن بالا وجود دارند. این به این معنی است که ترکیبات آهن در شکل‌گیری گرافیت و گرافین نقش دارند. گرمای ناشی از فعالیت آتشفشانی در سال‌های آغازین شکل‌گیری ماه، به گمان زیادً جهت راه اندازی این مواد شده است. یا به گمان زیادً کانی‌های آهن‌دار سنگ‌های خردشده ماه کربن را از بادهای خورشیدی جذب کرده‌اند و با تخلیه‌های پلاسمای داغ که روی سطح ماه تشکیل خواهد شد، آن را به گرافین تبدیل کرده‌اند.

گرافین حاضر در ماه به‌قدری نیست که فضانوردان آینده بتوانند آن را جمع‌آوری و منفعت گیری کنند؛ اما مطالعه چگونگی شکل‌گیری این ماه به روشی طبیعی امکان پذیر علتبهبود کوششهای ما در ساخت آن روی زمین شود.

راه اندازی گرافین طبیعی با کاتالیزورهای کانی راهی را برای گسترش تکنیک‌های کم‌هزینه و مقیاس بزرگ برای تشکیل گرافین باکیفیت تشکیل می‌کند. پژوهشگران نتایج تحقیقات خود را در ژورنال National Science Review انتشار کرده‌اند.