重要突破！南大团队解决分辨稀土技术难题

纳米孔是近年来新兴的单分子检测技术。当单个分子通过该孔道时，研究人员可以监测到不同的电流变化，从而逐一识别分子。纳米孔技术最典型的应用集中于DNA测序的应用研究。

记者近日从南京大学获悉，学校化学化工学院黄硕教授课题组将纳米孔技术应用于分辨稀土技术难题，并取得重要突破，一次实现了所有稀土的同时区分，研究成果已经在国际顶级期刊《自然－纳米技术》上发表。

稀土包括钪（Sc）、钇（Y）和镧系（Ln）共17种元素。稀土元素具有优异的光、电、磁等物理和化学特性，各怀“绝技”，在现代科技和工业等众多领域有着广泛且重要的用途。鉴于稀土的重大价值，各国纷纷加大投入力度，开采稀土矿石资源。

2025年1月16日，中国地质调查局发布了一则振奋人心的消息：在云南省红河地区发现了超大规模离子吸附型稀土矿，巩固了我国在稀土领域的优势地位。这一报道也从侧面凸显了稀土资源在当今时代至关重要的战略地位。然而，由于稀土具有相似的外层电子排布，导致其化学性质相似，为勘探、检测和分离稀土带来了极大的技术难题。

常见的检测稀土的方法都存在一些通病，如仪器体积庞大、价格昂贵、操作难度高等问题。因此，研发出一种高效、快速、成本低廉且能准确鉴定所有稀土元素的分析方法是地质科学等领域亟待攻克的难关。

在本工作中，南京大学黄硕研究团队提出两种策略：单配体策略和双配体策略，优化稀土的区分效果。在单配体策略中，团队在孔道收缩区域引入了固定的单个次氮基三乙酸（NTA）适配器。基于固定配体NTA和三价稀土离子的配位作用，直接实现了部分稀土的区分。

为了进一步提高对稀土的区分能力，团队在单配体策略的基础上引入第二个游离配体，创新性地提出双配体策略。当孔道上的固定配体（NTA）螯合三价稀土离子时，此时稀土离子仍可以与游离配体（N，N－双（羧甲基）－L－赖氨酸，ANTA）发生配位作用，汇报出特异性事件，机器学习识别准确率高达99.6％，这是世界上第一个能完全分辨所有稀土的纳米孔。

随后，团队将双配体策略应用到真实稀土矿石—氟碳铈矿的分析中，利用纳米孔进行定性和定量分析，成功鉴定出氟碳铈矿中的稀土种类和丰度，展示其在矿石勘探领域的应用潜力。

据悉，该工作以“Nanoporediscrimination of rare earth elements”为题，发表在《NatureNanotechnology》。南京大学黄硕教授为该论文通讯作者，化学化工学院博士生孙雯、肖云麒和王可凡为该论文共同第一作者。此项研究得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等经费支持。

扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子

校对 石伟

编辑 丁皓宇