納米孔是近年來新興的單分子檢測技術。當單個分子通過該孔道時，研究人員可以監(jiān)測到不同的電流變化，從而逐一識別分子。納米孔技術最典型的應用集中于DNA測序的應用研究。

記者近日從南京大學獲悉，學校化學化工學院黃碩教授課題組將納米孔技術應用于分辨稀土技術難題，并取得重要突破，一次實現(xiàn)了所有稀土的同時區(qū)分，研究成果已經(jīng)在國際頂級期刊《自然－納米技術》上發(fā)表。

稀土包括鈧（Sc）、釔（Y）和鑭系（Ln）共17種元素。稀土元素具有優(yōu)異的光、電、磁等物理和化學特性，各懷“絕技”，在現(xiàn)代科技和工業(yè)等眾多領域有著廣泛且重要的用途。鑒于稀土的重大價值，各國紛紛加大投入力度，開采稀土礦石資源。

2025年1月16日，中國地質調(diào)查局發(fā)布了一則振奮人心的消息：在云南省紅河地區(qū)發(fā)現(xiàn)了超大規(guī)模離子吸附型稀土礦，鞏固了我國在稀土領域的優(yōu)勢地位。這一報道也從側面凸顯了稀土資源在當今時代至關重要的戰(zhàn)略地位。然而，由于稀土具有相似的外層電子排布，導致其化學性質相似，為勘探、檢測和分離稀土帶來了極大的技術難題。

常見的檢測稀土的方法都存在一些通病，如儀器體積龐大、價格昂貴、操作難度高等問題。因此，研發(fā)出一種高效、快速、成本低廉且能準確鑒定所有稀土元素的分析方法是地質科學等領域亟待攻克的難關。

在本工作中，南京大學黃碩研究團隊提出兩種策略：單配體策略和雙配體策略，優(yōu)化稀土的區(qū)分效果。在單配體策略中，團隊在孔道收縮區(qū)域引入了固定的單個次氮基三乙酸（NTA）適配器。基于固定配體NTA和三價稀土離子的配位作用，直接實現(xiàn)了部分稀土的區(qū)分。

為了進一步提高對稀土的區(qū)分能力，團隊在單配體策略的基礎上引入第二個游離配體，創(chuàng)新性地提出雙配體策略。當孔道上的固定配體（NTA）螯合三價稀土離子時，此時稀土離子仍可以與游離配體（N，N－雙（羧甲基）－L－賴氨酸，ANTA）發(fā)生配位作用，匯報出特異性事件，機器學習識別準確率高達99.6％，這是世界上第一個能完全分辨所有稀土的納米孔。

隨后，團隊將雙配體策略應用到真實稀土礦石—氟碳鈰礦的分析中，利用納米孔進行定性和定量分析，成功鑒定出氟碳鈰礦中的稀土種類和豐度，展示其在礦石勘探領域的應用潛力。

據(jù)悉，該工作以“Nanoporediscrimination of rare earth elements”為題，發(fā)表在《NatureNanotechnology》。南京大學黃碩教授為該論文通訊作者，化學化工學院博士生孫雯、肖云麒和王可凡為該論文共同第一作者。此項研究得到了科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等經(jīng)費支持。

揚子晚報/紫牛新聞  楊甜子

校對  石偉