En décembre 2020, la mission Chang’e 5 de la Chine a marqué une étape historique en atterrissant sur la Lune dans le but de récupérer des échantillons de régolithe lunaire pour ensuite les rapporter sur Terre. Les analyses effectuées sur ces matériaux ont révélé des découvertes fascinantes, notamment la présence de graphène. Or, cette découverte a des implications importantes pour notre compréhension des processus géologiques lunaires et pourrait influencer la fabrication future du graphène sur Terre.
Les propriétés uniques du graphène et sa découverte sur la Lune
Le graphène est un matériau bidimensionnel constitué d’une seule couche d’atomes de carbone disposés en réseau hexagonal. Il est connu pour ses propriétés électroniques exceptionnelles, notamment sa conductivité électrique et thermique élevée, sa résistance mécanique remarquable, et sa flexibilité. Depuis sa découverte, le graphène a été principalement fabriqué en laboratoire, mais sa détection dans des contextes naturels, tels que l’espace interstellaire, les météorites et les mines, a suscité un intérêt considérable.
Des chercheurs de l’Institut de recherche sur les métaux de l’Académie chinoise des sciences ont récemment utilisé la spectrométrie Raman pour analyser un échantillon lunaire ramené par Chang’e 5. Cet échantillon, qui mesure environ 2,9 x 1,6 mm, a révélé plusieurs points riches en carbone initialement identifiés comme du graphite. Cependant, une analyse plus approfondie a montré que certaines de ces structures carbonées étaient en fait des flocons de graphène constitués de deux à sept couches d’épaisseur ainsi que des coquilles de carbone entourant d’autres minéraux.
La découverte de graphène sur la Lune est significative, car elle suggère que le matériau ne s’est pas simplement formé à partir du détachement de graphite, mais par un processus distinct qui nécessite des températures élevées. La présence de composés de fer dans ces zones riches en carbone indique aussi que ces minéraux pourraient avoir joué un rôle catalytique dans la formation du graphène, potentiellement en capturant le carbone des gaz du vent solaire et en facilitant sa transformation par des décharges de plasma chaud.

Les implications pour la science et la technologie de la synthèse du graphène
Bien qu’il n’y ait pas de quantités exploitables de graphène sur la Lune pour une utilisation immédiate par les astronautes, cette découverte aura des implications importantes pour la recherche scientifique et technologique en offrant une opportunité d’étudier les processus naturels de formation du graphène.
Ces travaux pourraient un jour inspirer le développement de nouvelles techniques de synthèse sur Terre. Comprendre comment le graphène se forme naturellement dans des conditions extrêmes pourrait en effet conduire à des méthodes de production plus efficaces et économiques, ce qui favorisera ainsi l’adoption à grande échelle de ce matériau révolutionnaire.