我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在稀土領(lǐng)域接連取得重大突破，兩項(xiàng)成果分別登上國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊，為稀土資源的高效利用與可持續(xù)發(fā)展開(kāi)辟了新路徑。其中，一項(xiàng)關(guān)于絕緣性稀土納米晶高效電致發(fā)光的研究成果發(fā)表于《自然》雜志，另一項(xiàng)關(guān)于植物體內(nèi)稀土生物成礦的發(fā)現(xiàn)則在線發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。

稀土作為不可替代的戰(zhàn)略資源，素有“工業(yè)維生素”之稱，在人工智能、新能源、國(guó)防等關(guān)鍵領(lǐng)域扮演著核心角色。我國(guó)雖在稀土儲(chǔ)量和冶煉技術(shù)上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但在高端功能材料與器件開(kāi)發(fā)方面仍面臨瓶頸。特別是鑭系摻雜納米晶，盡管具備色純度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等理想發(fā)光特性，卻因絕緣特性難以被電流直接激發(fā)，限制了其高價(jià)值光電應(yīng)用。

針對(duì)這一難題，黑龍江大學(xué)、清華大學(xué)與新加坡國(guó)立大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)提出創(chuàng)新性的有機(jī)半導(dǎo)體敏化策略。研究人員以功能化有機(jī)配體為“光電橋梁”，將能量精準(zhǔn)傳遞至絕緣稀土納米晶，首次實(shí)現(xiàn)了電流驅(qū)動(dòng)下的高效發(fā)光。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)使電致發(fā)光器件效率提升76倍，并可通過(guò)調(diào)控稀土離子實(shí)現(xiàn)單一器件的全光譜發(fā)光。這一突破不僅打通了稀土材料特性向高端器件功能轉(zhuǎn)化的技術(shù)路徑，更為超高清顯示、近紅外通信、生物醫(yī)療等領(lǐng)域提供了全新材料體系。

與此同時(shí)，另一項(xiàng)關(guān)于稀土生物成礦的研究為資源可持續(xù)利用提供了新思路。中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)在烏毛蕨這種蕨類植物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，稀土元素不僅能被高效富集，還會(huì)在植物組織細(xì)胞間“自我組裝”，形成名為“鑭獨(dú)居石”的礦物。這是科學(xué)界首次在天然植物中觀測(cè)到稀土元素的生物成礦現(xiàn)象，相關(guān)成果于近日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊。

研究發(fā)現(xiàn)，烏毛蕨作為稀土“超積累植物”，其葉片維管束和表皮組織中吸收的稀土元素會(huì)以納米顆粒形式沉淀，并結(jié)晶為鑭獨(dú)居石。這一過(guò)程實(shí)為植物的自我保護(hù)機(jī)制——通過(guò)將可能損傷細(xì)胞的稀土離子封存于礦物結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)自然“解毒”。與傳統(tǒng)地質(zhì)過(guò)程中形成的獨(dú)居石不同，植物生成的“生物獨(dú)居石”純凈無(wú)輻射，且在常溫常壓條件下即可形成，展現(xiàn)出綠色提取的巨大潛力。

傳統(tǒng)稀土開(kāi)采常伴隨生態(tài)破壞，而生物成礦技術(shù)的發(fā)現(xiàn)為稀土資源利用提供了更清潔的解決方案。兩項(xiàng)成果分別從材料開(kāi)發(fā)與資源獲取角度突破技術(shù)瓶頸，標(biāo)志著我國(guó)在稀土領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力與終端產(chǎn)品附加值的顯著提升。