То, что привезли китайские исследователи с обратной стороны Луны, для изготовления на Земле требует наличия высокотехнологичных лабораторий, оснащённых вакуумными камерами с точным контролем температуры и применением специальных металлических катализаторов, таких как никель или кобальт. Обнаруженные одностенные углеродные нанотрубки в образцах лунного грунта задали китайским учёным сложную задачу. Поиск решения помог пересмотреть исследователям некоторые природные процессы естественного спутника Земли.
Специалисты из Цзилиньского университета в процессе исследования грунта, доставленного на Землю с обратной стороны Луны, обнаружили ультратонкие одностенные углеродные нанотрубки. Грунт на Луне был собран специальным аппаратом китайской межпланетной станции Chang'e-6, стартовавшей к естественному спутнику Земли в мае 2024 года. Разглядеть в лунном грунте углеродные нанотрубки китайские учёные смогли с помощью электронного микроскопа.
Что вызвало удивление в находке?
До сих пор считалось, что такие углеродные нанотрубки можно создать только в высокотехнологичных лабораториях. Дело в том, что структурная сложность этих цилиндров с толщиной всего в один атом, не может сама по себе образовываться в спонтанных природных явлениях. Для их изготовления требуется применение высоких технологий.
О своём открытии китайские специалисты опубликовали заметку в известном журнале Nano Letters, а также дали интервью изданию South China Morning Post.
О чём говорит эта находка?
Во-первых, о том, что природа при определённом стечении обстоятельств всё таки может создавать передовые наноструктуры. Во-вторых, это открывает возможность извлечения из грунта различных космических объектов передовых материалов, создание которых в земных условиях требует сложных технических решений.
Для чего нужны "лунные" нанотрубки.
Впервые эти углеродные нанотрубки были синтезированы в 1990-х годах в специальных лабораториях. Для их создания потребовались вакуумные камеры, точный контроль температуры и специальные металлические катализаторы, такие как никель или кобальт.
Изготавливали их не ради эксперимента. На самом деле такой материал обладает повышенной прочностью и высокой проводимостью. То есть свойствами жизненно необходимыми для сенсорных экранов или высокоэффективных батарей.
Обнаруженные на Луне нанотрубки поставили перед китайскими учёными вопрос их природного образования. Раздумывая над процессами, ставшими причиной появления нанотурбок, исследователи пришли к выводу, что, вероятно, их появление было вызвано интенсивной жарой от ударов микрометеоритов, вулканической активностью и солнечным ветром.
"В частности, одностенные углеродные нанотрубки, найденные в лунных образцах CE-6, были сформированы на лунной поверхности в результате ударов микрометеоритов и при ранней вулканической активности в процессе катализа, где в качестве катализатора выступило железо (Fe), а также под влиянием облучения солнечным ветром ", - пояснили учёные.
Лунные нанотрубки были обнаружены вокруг так называемых ударных шрамов от микрометеоритов. По словам исследователей, процесс образования был примерно следующим: микрометеориты на высокой скорости буквально прошивали поверхность Луны. От высокой температуры во время удара и под воздействием солнечного ветра углерод начинал испаряться, а охлаждаясь, попадал под действие местных частиц железа, которые действовали как катализаторы. В результате, атомы углерода сплетались и вместо скважин образовывались углеродные однослойные нанотрубки.
Планы на космические ресурсы.
На Земле естественным образом тоже образуются углеродные нанотрубки. Но их толщина гораздо больше лунных. Земные нанотрубки называют многослойными, привезённые с Луны - однослойные. Многослойные углеродные нанотрубки встречаются на Земле в угольной, ледяной и огненной золе. Они образуются в результате быстрого охлаждения. Более простые, одностенные аналоги ранее в природе не встречались и для их формирования требовалось вмешательство человека.
Лунные нанотрубки доказывают, что экстремальные космические среды могут действовать как природные нанофабрики.
Теперь в планы китайцев для создания будущей электроники входит использование лунных ресурсов. По заявлению исследователей, использование этих нанотрубок облегчит китайским лунным колонистам создание дорогих датчиков и элементов питания. Иными словами, с Земли им не надо будет тащить кое-какую электронику и батарейки, они её будут производить на месте. Материалом обеспечит лунный грунт. Главное - знать, где копать.
"Обнаруженный углерод и путь образования прояснили дальнейшее применение лунной почвы на месте, заложив основу для исследования глубокого космоса и использования лунных ресурсов", - написали они.
Открытие одностенных углеродных нанотрубок и лунного графена свидетельствует о том, что поверхность Луны гораздо более химически динамичная, чем считалось ранее.
Подведём итог.
Планы планами, но понимание того, как природа сама синтезирует эти материалы в суровых, грязных условиях, подскажет инженерам новые идеи для более дешёвых способов производства на Земле.
Может быть интересно:
Благодарю Вас за прочтение и потраченное время.
Помочь умственному развитию автора можно здесь.
На что собираются деньги написано здесь.
Чтобы не пропустить новые интересные публикации рекомендую Вам подписаться на телеграм-канал, указанный в профиле Дзен-канала.