近日，南京大学传来喜讯，该校化学化工学院黄硕教授课题组成功将纳米孔技术应用于分辨稀土的技术难题，实现重大突破，首次做到一次同时区分所有稀土元素。相关研究成果已在国际顶级期刊《自然-纳米技术》上发表。

    稀土作为重要的战略资源，包含钪（Sc）、钇（Y）和镧系（Ln）共17种元素，凭借其优异的光、电、磁等物理和化学特性，在新能源、电子信息、航空航天等关键领域发挥着不可替代的作用。随着各国对稀土资源的重视与开采力度加大，如何高效、精准地鉴定和分离这些理化性质高度相似的元素，成为全球科研人员面临的棘手挑战。

    传统检测稀土的方法普遍存在仪器体积庞大、价格昂贵、操作复杂等问题，难以满足实际需求。因此，开发一种高效、快速、低成本且能精准鉴定所有稀土元素的分析方法，成为地质科学等领域亟待攻克的关键课题。

    黄硕教授带领的课题组长期深耕小分子传感研究领域。此次，团队创新性地探索利用天然蛋白质纳米孔来分辨17种稀土元素。他们在孔道收缩区域巧妙“固定”了一个类似“抓手”的化学工具——单个次氮基三乙酸（NTA）配体。当稀土分子、离子高速通过纳米孔时，该配体能够借助配位作用，使稀土离子在孔道中短暂停留，从而便于检测。通过捕捉稀土元素通过纳米孔时产生的电流波动，课题组成功识别出部分稀土元素。然而，由于部分稀土元素的高度相似性，其配位作用产生的信号差异并不显著。

    就在研究陷入困境之时，一次偶然的实验失误带来了转机。课题组意外发现，在固定配体之外引入游离配体后，稀土元素能够同时与两个配体发生配位作用，从而产生特异性事件，实现了所有稀土元素的清晰分辨，机器学习识别准确率高达99.6%。这一发现诞生了世界上第一个能够完全分辨所有稀土的纳米孔。

    不仅如此，团队还将这一双配体策略应用于真实稀土矿石——氟碳铈矿的分析中。通过纳米孔成功对氟碳铈矿中的稀土种类和丰度进行了定性和定量分析，充分展示了该技术在矿石勘探领域的巨大应用潜力。未来，团队计划将相关技术转化为便携式仪器，进一步推动其在包括稀土在内的多种地质勘探场景中的广泛应用，为稀土资源的高效开发与利用提供强有力的技术支撑。