我國學者在納米孔稀土分離分析方面取得新進展

圖 (a-b) 基于雙配體策略的工程化MspA納米孔檢測稀土原理示意圖; (c) 16種稀土的單分子納米孔信號; (d) 16種稀土的納米孔信號的散點圖展示

　　在國家自然科學基金項目（批準號：22225405、223B2402）等資助下，南京大學黃碩團隊在納米孔稀土分離分析方面取得新進展。研究成果以“納米孔識別區分稀土元素 (Nanopore discrimination of rare earth elements)”為題，于2025年2月10日發表在《自然·納米技術》(Nature Nanotechnology)上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41565-025-01864-w。

　　稀土元素位于元素周期表IIIB族，包括鈧（Sc）、釔（Y）和鑭系（Ln）共17種元素。稀土元素具有優異的光、電、磁等性能，因此在現代科技和工業領域扮演著舉足輕重的角色。鑒于稀土資源的巨大價值，各國也在積極開展稀土資源的勘探，加大投入力度。然而，由于稀土元素具有相似的外層電子排布，導致其化學性質極其相似，這也為勘探、檢測和分離稀土帶來了棘手的技術挑戰。

　　針對該挑戰，上述研究團隊基于異質恥垢分枝桿菌膜蛋白A（MspA）納米孔 (圖a)，提出一種雙配體策略，采用固定配體（孔道識別位點處的NTA）實現稀土離子螯合，進一步利用游離配體（N,N-雙 (羧甲基)-L-賴氨酸，ANTA）與稀土離子發生配位作用（圖b)。基于該策略，人們可讀取并獲得專屬于該稀土離子的特異性傳感事件(圖c-d)。在此基礎上，該團隊引入了機器學習算法對該事件進行自動鑒定，對不同稀土元素的區分準確度可達99.6%。借助納米孔檢測和機器學習分析，該方法成功地對氟碳鈰礦石中含有的稀土元素進行了定性定量分析。