5月17日，由搜狐主办的2025搜狐科技年度论坛在北京盛大开幕。多位院士、科学家与产业界人士齐聚一堂，激发智慧的深度碰撞，奔赴科技的星辰大海。

本届论坛线上线下结合，开启全天的思想盛宴。在下午的现场环节，吉林大学唐敖庆学者-卓越教授、英国皇家化学会会士张伟发表了《嫦娥五号月填带回的惊喜--少层石墨烯是天然存在的》的主题演讲。

吉林大学唐敖庆学者-卓越教授、英国皇家化学会会士张伟

月球和地球几乎同时产生，也是人类逐月星辰大海，探索星空的天然实验室。张伟在演讲中介绍了在嫦娥五号月壤样品中发现的一些现象。

他表示，科学家在探月工程方面做出许多伟大的成绩，比如在嫦娥五号月壤样品中发现了近二十亿年前火山喷发的玄武岩，在国际上把月球的火山活动结束时间推迟了近十亿年，这是非常伟大的发现。其他的，在物质演变方面有很多重要进展，像着陆区外来物质、撞击玻璃和撞击过程以及玄武岩年代分析等都非常伟大。

谈到碳，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。生活中有很多生物质，经过高温碳解以后产生碳，碳可以用在很多方面，比如能源、化工、材料很多领域。张伟介绍：“我们组曾经用碳做电化学储能，比如一系列钠电池、水系电池，取得了一顶的成绩。”

石墨烯是否能够人工合成？是否天然存在？针对这个问题，张伟团队探索了月壤中是否含有天然的石墨烯，探讨它是关键的科学问题还是具备应用背景。张伟表示：“我们发现的石墨烯和材料现象，这个样品取自于月球表面25厘米深的地方，它的尺寸大概是3乘1.7乘1.3，形状大概像祖国宝岛台湾的形状，它取于月球正面，属于风暴洋西北部，它大概坐落在最年轻的玄武岩这个地质单元上，与火山喷发活动相关联。”

张伟认为，月球上存在太阳风，太阳风和月球早期火山喷发，会产生诱导矿物催化进程来实现石墨烯的产生，所以石墨烯的矿物催化为形成低成本、高质量的石墨烯合成技术提供了有益参考。

以下为演讲全文：

张伟：跟大家汇报一下我们在嫦娥五号月壤样品中发现的一些现象。我的报告分为五个部分，第一个是研究背景和基础。月球和地球几乎同时产生，也是人类逐月星辰大海，探索星空的天然实验室。

在刚刚结束的第二届月壤汇报会上，见证了我们国家在探月工程方面取得的伟大成绩。科学家在探月工程方面做出许多伟大的成绩，比如李老师团队曾经发现在嫦娥五号月壤样品中发现了近二十亿年前火山喷发的玄武岩，在国际上把月球的火山活动推迟了近十亿年，这是非常伟大的发现。其他的，在物质演变方面有很多重要进展。像着陆区外来物质、撞击玻璃和撞击过程以及玄武岩年代分析等都非常伟大。

吉林大学邹猛老师团队一直深耕在探月工程方面，取得了一系列成绩。2014年到2019年，主要针对嫦娥五号月壤样品，主要做模拟月壤、触月反演等一系列工作。2023年针对嫦娥六号月壤样品主要做模拟采样区。2023年，吉林大学获得第六批嫦娥五号月壤样品，也是东北地区第一份月壤样品。收到样品以后，我们第一时间展开联合攻关。这是当时的计划情况。月壤样品非常珍贵，因为它来自于钻取的样品，而不是浮在表面的，有6.1毫克。

第二部分，跟大家汇报的是我对电镜谱学解析以及对探月物质构筑的理解。前一段时间，我应nature出版集团通讯化学和nature catalysis的采访，阐释了电镜和谱学对于发现新物质，对于物质解析方面重要的进展。

电镜俗称透射电镜，产生了近一百年，改变了很多学科的进程。电镜还可以解析新表面态，比如我当时的工作是研究一个非常复杂的大单胞结构，这个催化剂非常重要，它可以实现丙烷到丙烯酸的转变。丙烯酸及其衍生物达到地球上每人每年一公斤的产量，这个反应是非常重要的。电镜可以开发一些新的技术，我们曾经在丹麦工作，以电子束为墨，以石墨烯为纸，可以进行纳米书写。这个工作当时还上到了中国科技日报海外版头版头条，所以电镜有很多好的功效。

电镜另外一个方面就是样品，在我们的领域有一个重要的论点就是好的样品是成功的一半，有的时候好的样品是成功的一多半。这个例子，我们以一个样品发布了三篇论文，来自于不同的领域，电镜、能源和催化。提到电镜，不得不提准晶，是2011年以色列人舍德曼独享了2011年诺贝尔化学奖，他发现了准晶，这是当时的实验记录。为此，国际晶体学联合会在1992年重新对晶体进行了修改。

我曾经在沈阳晶体所攻读过硕士和博士学位，我的师爷郭可信先生也独立发现了准晶。这两个组就把国际上准晶的研究推向了高潮。

我们中心拥有多台先进设备，对后来月壤中发现新的现象起了非常关键的作用。比如我们有最新的球差校正电镜技术，可以实现世界最高分辨率的分辨，可以达到0.4个埃到0.5个埃，也就是0.04个纳米到0.05个纳米，这是对界面和小颗粒表面的解析情况。同时，我们也有一个非常特色的多功能连用仪，可以在一个机器上实现多种分析，比如能谱FIB、SIMS、RAMAN扫描成像等，这是一个多尺度多功能的分析，功能非常强大。我们曾经在去年实现了世界最高循环的水系电池，它的微观机理，我们主要通过多功能联合仪实现的。

谈到碳，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。生活中有很多生物质，经过高温碳解以后产生碳，碳可以用在很多方面，比如能源、化工、材料很多领域。我们组曾经用碳做电化学储能，比如一系列钠电池、水系电池，取得了一些成果。

碳是现有期刊中以元素命名的最早的期刊，创刊于1963年。其他的还有镁、钨都有元素命名的期刊，碳是最有名的，也是国际上发表碳相关成果的最主要的出发点。关于碳，非常重要的一个方向就是纳米碳管。

第三块就是石墨烯，关于它的性质和应用。现在材料都低维降维，是二维材料的时代。事实上，诺奖得主费曼曾经在1959年加州理工的演讲上提到，在底部还有很大的空间，这个非常有名，实际上他在很多领域里面被认为现代纳米技术的诞生。目前整个世界范围研究领域，低维材料特别是层状的二维材料成为世界瞩目的焦点，这块可能是新的起点。

今天的主题是石墨烯二维材料，是2010年这两位科学家发现的，当然发现的时候没有依赖于电镜，但是发现以后，实际上很多重大的发现都得益于电镜和谱学的应用。石墨烯有丰富的衍生形态、可控的层数、表面可以实现功能化，它具有非常璀璨的魅力。它有很多能力，有电学性能、力学性能、传导性能、光学性能，它的前景非常优异。当然，不同层数的石墨烯叠加产生很多能带结构和物性，这是比较重要的文献。

在凝聚态领域，石墨烯还具有新奇的物理特性，比如最近比较时髦的量子霍尔效应还有最近兴起的超导，都跟石墨烯有一定的关系。高质量的石墨烯有很多的方法，当然通常依赖于人为制备，它的需求量非常大，但是探索天然石墨烯材料，降低成本依然是一个未知的问题。

谈到石墨烯，联系到今天的月壤，石墨烯是否能够人工合成，是否天然存在，就这个问题，我们探索了月壤中是否含有天然的石墨烯，是关键的科学问题也有应用的背景，是我们关注的一个方向。所以我们用了所有可能的高端表征技术来探索月壤中石墨烯存在与否以及它的形式。

第四块，我们发现的石墨烯和材料现象。这个样品取自于月球表面25厘米深的地方，它的尺寸大概是3乘1.7乘1.3，形状大概像祖国宝岛台湾的形状，它取于月球正面，属于风暴洋西北部，它大概坐落在最年轻的玄武岩这个地质单元上，与火山喷发活动相关联。

这是我们发现的出发点，我们通过多功能联用仪，在月壤的局域地方发现了碳的D峰和G峰，是判断是否有碳甚至石墨碳的关键因素，它们的存在很不均匀，可以判断有石墨类的物质产生。我们也结合了其他的表征手段，包括能谱，飞行二次质谱，能量损失谱，冷冻条件的球差透射电镜成像，最终确定这里存在有石墨物质。而且我们发现其周围还存在矿物元素，最主要是铁，铁的存在就是一种很明显的催化上的暗示。

从成像学来看，可以看到石墨烯的层间距大概在0.35纳米，和石墨是非常吻合的，同时层数在2到7层之间，这是国际上定义石墨烯层数的比较重要的指标。

除了离散片状的少层石墨烯以外，我们也发现了核壳结构，核壳结构中的核具有月壤其他区域相似的成分，当然存在波动。从多种尺度，我们实现了对月壤中石墨烯的确认。这就是我们去年的发现。发现以后，要对机制进行澄清。我们认为月球上存在太阳风，太阳风和月球早期火山喷发，会产生诱导矿物催化进程来实现石墨烯的产生，所以石墨烯的矿物催化为低成本高质量的石墨烯合成技术提供了有益参考。

我们的工作去年发在国家科学评论上，真正实现了国家要求的把重要论文写在祖国大地上的一个号召。论文发表以后，得到众多媒体的报道。当然我们关注学术方面，学术方面已被更多地引用和评论。

除了石墨烯的发现以后，对里面矿物组成进行相对的分析，包括对已有结果进行对比，发现矿物组成是比较相似的，只是存在区域上的差异。我们通过CT的方式构建了各种矿物分布形式，这是邀稿发在粒子学报上。同时我们对样品中辉石的铁的分布做了展示，可以看到化学成分的情况，主要是发现了铁元素的贫化与富集程度，这是发在美国化学会专业期刊上。

另一个小的方面，我们针对表面溶出，这个表面溶出是材料科学和无机化学的重要分支，也是调控材料体系本征结构、构筑表界面的重要途径。左边的场景是2005年曾经去夏威夷开会的时候，看到夏威夷的火山还在喷发，它的形态是一种溶出的现象。我曾经在丹麦工作期间，非常巧妙地实现了金属在陶瓷中溶出的现象，形成了润湿。

这个现象在月壤研究过程中也出现了，我们在电子辐照下，发现月壤中有表面溶出的现象。这是我们对机制的探索，这是作为封面文章发在显微杂志上。

总的来说我们做了四个工作，最主要的是发现少层石墨烯，催化剂主要源于共同催化的矿物进程，包括太阳风和早期火山喷发，其他三个是后续的研究。

最后，石墨烯产业联盟出版了一本书，叫《石墨烯中国梦》，从2014年到2024年，这十年间，我们看到中国石墨烯世界的飞速发展，非常有幸目睹这十年，真真正正感觉到祖国的繁荣昌盛，特别伟大。