Phát hiện cấu trúc carbon hiếm trên Mặt Trăng

Ngày 22/1, các nhà khoa học Trung Quốc cho biết, lần đầu tìm thấy bằng chứng xác nhận rằng ống nano carbon đơn lớp, một vật liệu từng được cho là chỉ có thể tạo ra trong phòng thí nghiệm, có thể hình thành tự nhiên, sau khi phân tích mẫu đất đá do tàu thăm dò Hằng Nga 6 thu thập từ mặt sau của Mặt Trăng.

Phát hiện này được công bố trên tạp chí khoa học Nano Letters và được giới nghiên cứu đánh giá là bước tiến quan trọng trong việc hiểu rõ các quá trình hình thành vật chất carbon trong điều kiện cực đoan của không gian.

Theo nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Cát Lâm, các ống nano carbon được phát hiện có cấu trúc dạng ống rỗng siêu nhỏ, với thành ống chỉ dày đúng một lớp nguyên tử carbon. Trước đây, các dạng ống nano carbon đa lớp từng được tìm thấy trong tự nhiên trên Trái Đất, chẳng hạn trong tro rừng cháy hoặc lõi băng, nhưng vẫn tồn tại tranh luận kéo dài về khả năng các ống nano đơn lớp có thể hình thành mà không cần công nghệ nhân tạo.

Phát hiện này nối tiếp công trình trước đó của cùng nhóm nghiên cứu, khi họ xác nhận sự tồn tại của graphene trong các mẫu đất do tàu Hằng Nga 5 mang về từ mặt gần của Mặt Trăng. Theo các tác giả, hai kết quả này có thể tạo ra một bước ngoặt trong khoa học carbon, khi cho thấy các vật liệu tiên tiến không nhất thiết phải phụ thuộc hoàn toàn vào công nghệ chế tạo của con người.

Ống nano carbon đơn lớp là vật liệu có đường kính chỉ khoảng một nanomet, được tạo thành từ một lớp nguyên tử carbon cuộn lại thành hình trụ liền mạch. Dù kích thước cực nhỏ, chúng có độ bền rất cao, dẫn điện và dẫn nhiệt hiệu quả, nên được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực từ màn hình cảm ứng, cảm biến đến pin và vật liệu năng lượng.

Ống nano carbon lần đầu được mô tả vào đầu những năm 1990, khi nhà vật lý Nhật Bản Sumio Iijima quan sát thấy chúng trong quá trình nghiên cứu muội carbon sinh ra từ các thí nghiệm nhiệt độ cao. Kể từ đó, việc sản xuất ống nano đơn lớp trong phòng thí nghiệm đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và sử dụng các kim loại xúc tác như sắt hoặc niken.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học Trung Quốc không công bố số lượng cụ thể các ống nano carbon được tìm thấy trong mẫu vật. Tuy nhiên, họ cho rằng việc hiểu rõ cách đất Mặt Trăng biến đổi dưới điều kiện khắc nghiệt có thể mở ra hướng tiếp cận mới cho việc khai thác và sử dụng tài nguyên tại chỗ trong các sứ mệnh không gian dài hạn.

Theo nhóm nghiên cứu, con đường hình thành carbon được xác định trong nghiên cứu này có thể đặt nền móng cho các ứng dụng vật liệu tại chỗ trên Mặt Trăng, phục vụ các kế hoạch thám hiểm không gian trong tương lai.