5月17日，由搜狐主辦的2025搜狐科技年度論壇在北京盛大開幕。多位院士、科學家與產業界人士齊聚一堂，激發智慧的深度碰撞，奔赴科技的星辰大海。

本屆論壇線上線下結合，開啟全天的思想盛宴。在下午的現場環節，吉林大學唐敖慶學者-卓越教授、英國皇家化學會會士張偉發表了《嫦娥五號月填帶回的驚喜--少層石墨烯是天然存在的》的主題演講。

吉林大學唐敖慶學者-卓越教授、英國皇家化學會會士張偉

月球和地球幾乎同時產生，也是人類逐月星辰大海，探索星空的天然實驗室。張偉在演講中介紹了在嫦娥五號月壤樣品中發現的一些現象。

他表示，科學家在探月工程方面做出許多偉大的成績，比如在嫦娥五號月壤樣品中發現了近二十億年前火山噴發的玄武巖，在國際上把月球的火山活動結束時間推遲了近十億年，這是非常偉大的發現。其他的，在物質演變方面有很多重要進展，像著陸區外來物質、撞擊玻璃和撞擊過程以及玄武巖年代分析等都非常偉大。

談到碳，大家非常熟知，有很多形式，值得一提的是月球上也有原生的碳。生活中有很多生物質，經過高溫碳解以后產生碳，碳可以用在很多方面，比如能源、化工、材料很多領域。張偉介紹：“我們組曾經用碳做電化學儲能，比如一系列鈉電池、水系電池，取得了一頂的成績。”

石墨烯是否能夠人工合成？是否天然存在？針對這個問題，張偉團隊探索了月壤中是否含有天然的石墨烯，探討它是關鍵的科學問題還是具備應用背景。張偉表示：“我們發現的石墨烯和材料現象，這個樣品取自于月球表面25厘米深的地方，它的尺寸大概是3乘1.7乘1.3，形狀大概像祖國寶島臺灣的形狀，它取于月球正面，屬于風暴洋西北部，它大概坐落在最年輕的玄武巖這個地質單元上，與火山噴發活動相關聯。”

張偉認為，月球上存在太陽風，太陽風和月球早期火山噴發，會產生誘導礦物催化進程來實現石墨烯的產生，所以石墨烯的礦物催化為形成低成本、高質量的石墨烯合成技術提供了有益參考。

以下為演講全文：

張偉：跟大家匯報一下我們在嫦娥五號月壤樣品中發現的一些現象。我的報告分為五個部分，第一個是研究背景和基礎。月球和地球幾乎同時產生，也是人類逐月星辰大海，探索星空的天然實驗室。

在剛剛結束的第二屆月壤匯報會上，見證了我們國家在探月工程方面取得的偉大成績。科學家在探月工程方面做出許多偉大的成績，比如李老師團隊曾經發現在嫦娥五號月壤樣品中發現了近二十億年前火山噴發的玄武巖，在國際上把月球的火山活動推遲了近十億年，這是非常偉大的發現。其他的，在物質演變方面有很多重要進展。像著陸區外來物質、撞擊玻璃和撞擊過程以及玄武巖年代分析等都非常偉大。

吉林大學鄒猛老師團隊一直深耕在探月工程方面，取得了一系列成績。2014年到2019年，主要針對嫦娥五號月壤樣品，主要做模擬月壤、觸月反演等一系列工作。2023年針對嫦娥六號月壤樣品主要做模擬采樣區。2023年，吉林大學獲得第六批嫦娥五號月壤樣品，也是東北地區第一份月壤樣品。收到樣品以后，我們第一時間展開聯合攻關。這是當時的計劃情況。月壤樣品非常珍貴，因為它來自于鉆取的樣品，而不是浮在表面的，有6.1毫克。

第二部分，跟大家匯報的是我對電鏡譜學解析以及對探月物質構筑的理解。前一段時間，我應nature出版集團通訊化學和nature catalysis的采訪，闡釋了電鏡和譜學對于發現新物質，對于物質解析方面重要的進展。

電鏡俗稱透射電鏡，產生了近一百年，改變了很多學科的進程。電鏡還可以解析新表面態，比如我當時的工作是研究一個非常復雜的大單胞結構，這個催化劑非常重要，它可以實現丙烷到丙烯酸的轉變。丙烯酸及其衍生物達到地球上每人每年一公斤的產量，這個反應是非常重要的。電鏡可以開發一些新的技術，我們曾經在丹麥工作，以電子束為墨，以石墨烯為紙，可以進行納米書寫。這個工作當時還上到了中國科技日報海外版頭版頭條，所以電鏡有很多好的功效。

電鏡另外一個方面就是樣品，在我們的領域有一個重要的論點就是好的樣品是成功的一半，有的時候好的樣品是成功的一多半。這個例子，我們以一個樣品發布了三篇論文，來自于不同的領域，電鏡、能源和催化。提到電鏡，不得不提準晶，是2011年以色列人舍德曼獨享了2011年諾貝爾化學獎，他發現了準晶，這是當時的實驗記錄。為此，國際晶體學聯合會在1992年重新對晶體進行了修改。

我曾經在沈陽晶體所攻讀過碩士和博士學位，我的師爺郭可信先生也獨立發現了準晶。這兩個組就把國際上準晶的研究推向了高潮。

我們中心擁有多臺先進設備，對后來月壤中發現新的現象起了非常關鍵的作用。比如我們有最新的球差校正電鏡技術，可以實現世界最高分辨率的分辨，可以達到0.4個埃到0.5個埃，也就是0.04個納米到0.05個納米，這是對界面和小顆粒表面的解析情況。同時，我們也有一個非常特色的多功能連用儀，可以在一個機器上實現多種分析，比如能譜FIB、SIMS、RAMAN掃描成像等，這是一個多尺度多功能的分析，功能非常強大。我們曾經在去年實現了世界最高循環的水系電池，它的微觀機理，我們主要通過多功能聯合儀實現的。

談到碳，大家非常熟知，有很多形式，值得一提的是月球上也有原生的碳。生活中有很多生物質，經過高溫碳解以后產生碳，碳可以用在很多方面，比如能源、化工、材料很多領域。我們組曾經用碳做電化學儲能，比如一系列鈉電池、水系電池，取得了一些成果。

碳是現有期刊中以元素命名的最早的期刊，創刊于1963年。其他的還有鎂、鎢都有元素命名的期刊，碳是最有名的，也是國際上發表碳相關成果的最主要的出發點。關于碳，非常重要的一個方向就是納米碳管。

第三塊就是石墨烯，關于它的性質和應用。現在材料都低維降維，是二維材料的時代。事實上，諾獎得主費曼曾經在1959年加州理工的演講上提到，在底部還有很大的空間，這個非常有名，實際上他在很多領域里面被認為現代納米技術的誕生。目前整個世界范圍研究領域，低維材料特別是層狀的二維材料成為世界矚目的焦點，這塊可能是新的起點。

今天的主題是石墨烯二維材料，是2010年這兩位科學家發現的，當然發現的時候沒有依賴于電鏡，但是發現以后，實際上很多重大的發現都得益于電鏡和譜學的應用。石墨烯有豐富的衍生形態、可控的層數、表面可以實現功能化，它具有非常璀璨的魅力。它有很多能力，有電學性能、力學性能、傳導性能、光學性能，它的前景非常優異。當然，不同層數的石墨烯疊加產生很多能帶結構和物性，這是比較重要的文獻。

在凝聚態領域，石墨烯還具有新奇的物理特性，比如最近比較時髦的量子霍爾效應還有最近興起的超導，都跟石墨烯有一定的關系。高質量的石墨烯有很多的方法，當然通常依賴于人為制備，它的需求量非常大，但是探索天然石墨烯材料，降低成本依然是一個未知的問題。

談到石墨烯，聯系到今天的月壤，石墨烯是否能夠人工合成，是否天然存在，就這個問題，我們探索了月壤中是否含有天然的石墨烯，是關鍵的科學問題也有應用的背景，是我們關注的一個方向。所以我們用了所有可能的高端表征技術來探索月壤中石墨烯存在與否以及它的形式。

第四塊，我們發現的石墨烯和材料現象。這個樣品取自于月球表面25厘米深的地方，它的尺寸大概是3乘1.7乘1.3，形狀大概像祖國寶島臺灣的形狀，它取于月球正面，屬于風暴洋西北部，它大概坐落在最年輕的玄武巖這個地質單元上，與火山噴發活動相關聯。

這是我們發現的出發點，我們通過多功能聯用儀，在月壤的局域地方發現了碳的D峰和G峰，是判斷是否有碳甚至石墨碳的關鍵因素，它們的存在很不均勻，可以判斷有石墨類的物質產生。我們也結合了其他的表征手段，包括能譜，飛行二次質譜，能量損失譜，冷凍條件的球差透射電鏡成像，最終確定這里存在有石墨物質。而且我們發現其周圍還存在礦物元素，最主要是鐵，鐵的存在就是一種很明顯的催化上的暗示。

從成像學來看，可以看到石墨烯的層間距大概在0.35納米，和石墨是非常吻合的，同時層數在2到7層之間，這是國際上定義石墨烯層數的比較重要的指標。

除了離散片狀的少層石墨烯以外，我們也發現了核殼結構，核殼結構中的核具有月壤其他區域相似的成分，當然存在波動。從多種尺度，我們實現了對月壤中石墨烯的確認。這就是我們去年的發現。發現以后，要對機制進行澄清。我們認為月球上存在太陽風，太陽風和月球早期火山噴發，會產生誘導礦物催化進程來實現石墨烯的產生，所以石墨烯的礦物催化為低成本高質量的石墨烯合成技術提供了有益參考。

我們的工作去年發在國家科學評論上，真正實現了國家要求的把重要論文寫在祖國大地上的一個號召。論文發表以后，得到眾多媒體的報道。當然我們關注學術方面，學術方面已被更多地引用和評論。

除了石墨烯的發現以后，對里面礦物組成進行相對的分析，包括對已有結果進行對比，發現礦物組成是比較相似的，只是存在區域上的差異。我們通過CT的方式構建了各種礦物分布形式，這是邀稿發在粒子學報上。同時我們對樣品中輝石的鐵的分布做了展示，可以看到化學成分的情況，主要是發現了鐵元素的貧化與富集程度，這是發在美國化學會專業期刊上。

另一個小的方面，我們針對表面溶出，這個表面溶出是材料科學和無機化學的重要分支，也是調控材料體系本征結構、構筑表界面的重要途徑。左邊的場景是2005年曾經去夏威夷開會的時候，看到夏威夷的火山還在噴發，它的形態是一種溶出的現象。我曾經在丹麥工作期間，非常巧妙地實現了金屬在陶瓷中溶出的現象，形成了潤濕。

這個現象在月壤研究過程中也出現了，我們在電子輻照下，發現月壤中有表面溶出的現象。這是我們對機制的探索，這是作為封面文章發在顯微雜志上。

總的來說我們做了四個工作，最主要的是發現少層石墨烯，催化劑主要源于共同催化的礦物進程，包括太陽風和早期火山噴發，其他三個是后續的研究。

最后，石墨烯產業聯盟出版了一本書，叫《石墨烯中國夢》，從2014年到2024年，這十年間，我們看到中國石墨烯世界的飛速發展，非常有幸目睹這十年，真真正正感覺到祖國的繁榮昌盛，特別偉大。