吉林大学科研团队在国际顶级期刊《纳米快报》发表突破性研究成果,首次在嫦娥六号月壤样本中证实天然单壁碳纳米管的存在。这一发现标志着人类首次在地球外天体中发现无需人工合成的碳纳米管结构,为月球地质演化研究开辟了全新维度。
研究团队通过高分辨率透射电镜、拉曼光谱等12种先进分析技术,对编号CE6C0000YJYX060和CE6C0100的两份月壤样本进行系统检测。在月球背面样本中不仅发现石墨碳晶体,更观测到直径0.8-2.5纳米的单壁碳纳米管,其管壁完美程度达到92%以上,部分结构呈现独特的螺旋特征。
科研人员提出"多因素协同催化"形成机制:月球表面持续40亿年的微陨石撞击产生局部高温,配合火山活动释放的铁元素与太阳风携带的碳离子,在真空环境下形成特殊的催化环境。这种极端条件下的自然合成过程,展现了宇宙环境制造先进材料的独特能力。
对比分析显示,月球背面样本中的碳结构存在更多晶格缺陷,其缺陷密度比正面样本高出37%。这种差异与背面遭受的微陨石撞击频率高出2.3倍的观测数据相吻合,为月球两面地质活动差异提供了直接物质证据。研究还发现部分碳纳米管内部封存着微米级铁颗粒,为追溯其形成过程提供了关键线索。
该成果延续了团队在嫦娥五号样本中发现少层石墨烯的研究突破,此次发现的天然碳纳米管具有更复杂的拓扑结构。这些来自38万公里外的纳米材料,不仅改写了人类对月球物质循环的认知,更为未来月球原位资源利用提供了重要参考。目前研究团队正在构建月球表面碳元素演化模型,试图还原这些纳米结构在月壤中保存数亿年的完整历程。









