Les échantillons lunaires Chang’e-5 contiennent du graphène multicouche

On sait que partout où il y a du graphite, il y a du graphène, puisque le graphite est un graphène multicouche comportant au moins dix couches. Les roches lunaires du programme Apollo ont montré très peu de carbone. Mais en 2010, il a été publié dans Science la présence de graphite cristallin en points micrométriques dans l’échantillon (72255) collecté par Apollo 17 dans la vallée lunaire Taurus-Littrow ; le spectre Raman montrait les pics G (sp²) et D (sp³), mais sans le pic 2D. Maintenant publié dans Revue nationale des sciences qu’un échantillon collecté par la sonde chinoise Chang’e 5 montre la présence de graphène multicouche comportant entre deux et sept couches. L’échantillon a la forme d’une olive de 2,86 mm de long et 1,59 mm de large, avec une surface irrégulière. Le spectre Raman a été obtenu dans cinq zones où le carbone est présent ; Des pics G, D et 2D sont observés, ces derniers seulement dans certaines zones (du graphite a été observé dans le reste). La microscopie électronique à balayage (MEB) a également été utilisée pour mettre en évidence des multicouches de graphène séparées de 0,35 nm (l’espacement des couches de graphène dans le graphite est de 0,34 nm) ; Des multicouches séparées entre 0,36 et 0,39 nm sont également observées, qui pointent vers des défauts structurels. Observer du graphène sur la Lune est un résultat attendu, ce qui ne veut pas dire qu’il est fascinant.

Les estimations actuelles suggèrent que 1,9 % du carbone interstellaire se trouve sous forme de graphène. De plus, du graphène protosolaire a été identifié dans les chondrites carbonées. Donc, trouver du graphène dans des échantillons lunaires consistait à attendre que nous ayons suffisamment d’échantillons lunaires. Les premiers échantillons collectés sur la Lune depuis 44 ans ont atterri en décembre 2020 dans la capsule de la sonde chinoise Chang’e 5 (CE-5) ; environ 1,73 kg provenant de la région de Mons Rümker, au nord de l’Oceanus Procellarum. Sa première analyse a été publiée dans Science en octobre 2021. Depuis, les analyses plus précises se poursuivent. En revenant à l’échantillon lunaire CE-5, il est suggéré que le graphène multicouche observé n’est pas le résultat d’une exfoliation du graphite, mais plutôt d’une réaction catalytique à haute température. Il est proposé que le vent solaire frappant le régolithe lunaire puisse produire une décharge de plasma à haute température. Les minéraux contenant du fer, tels que l’olivine et le pyroxène, peuvent agir comme catalyseurs pour la formation de graphène à partir du carbone présent dans le vent solaire. Ces réactions donneraient naissance à des hydrocarbures aromatiques polycycliques qui donneraient naissance au graphite et au graphène multicouche. Bien entendu, cette hypothèse nécessite de futures recherches pour comprendre le mécanisme de formation du graphène lunaire.

L’article est Wei Zhang, Qing Liang, …, Meng Zou, « Discovery of natural few-layer graphene on the Moon », National Science Review, nwae211 (17 juin 2024), doi : https://doi.org/10.1093/nsr/nwae211; également cité A. Steele , FM McCubbin, …, H. Nekvasil, « Graphite in an Apollo 17 Impact Melt Breccia », Science 329 : 51 (02 juillet 2010), doi : https://doi.org/10.1126/science.1190541; Chaitanya Giri, Andrew Steele, Marc Fries, « Preuves de graphène protosolaire dans les météorites Allende et QUE 94366 CV3 », Planetary and Space Science 203 : 105267 (01 sept. 2021), doi : https://doi.org/10.1016/j.pss.2021.105267; et Xiaochao Che, Alexander Nemchin, …, Stuart G. Webb, « Âge et composition des jeunes basaltes sur la Lune, mesurés à partir d’échantillons renvoyés par Chang’e-5 », Science 374 : 887-890 (07 oct. 2021), doi : https://doi.org/10.1126/science.abl7957.

Cette illustration artistique du mécanisme de formation du graphène lunaire est incluse dans les informations supplémentaires de l’article. [PDF]. Il semble que l’examen par les pairs n’a pas demandé aux auteurs de détailler le mécanisme de formation du graphène (ce qui aurait été nécessaire si l’article avait été publié dans Nature ou Science). D’ailleurs, le magazine Revue nationale des sciences est publié par Oxford University Press et a un bon indice d’impact de 16,3 dans le dernier JCR 2023 ; Grâce à cela, elle est la revue 7/134 dans la catégorie des revues multidisciplinaires en sciences, même si elle serait cinquième dans ladite catégorie si l’on omet les revues ESCI (LCMF, 20 juin 2024).