慕尼黑路德维希·马西米兰大学 从镧到铕的稀土元素
随着原子量的增加，离子半径依次减小
信用:imago图像/ JOKER / Alexander Stein 稀土元素对许多现代技术至关重要
LMU的化学家现在已经证明，细菌酶中的辅因子可以以环境友好的方式从混合物中选择性地提取一些金属
稀土元素是电子设备不可或缺的成分，现在已经成为我们日常生活的一部分
它们被用于计算机、智能手机、电动机和许多其他关键技术，作为磁铁和电池的组成部分，同时也是强有力的化学催化剂
稀土元素包括17种元素——钪、钇、镧和元素周期表中镧之后的14种镧系元素
在自然界中，它们以混合物的形式存在，通常与放射性元素铀和钍结合在一起
所有的稀土元素都表现出非常相似的化学性质，这使得将它们相互分离成为一项困难、耗能和环境问题重重的任务
现在，由LMU化学家莉娜·道曼教授领导的一个小组已经证明，在某些细菌中发现的一种叫做吡咯喹啉醌(PQQ)的酶辅因子选择性地与特定的稀土元素结合，可以用来将它们从混合物中分离出来
不到10年前，人们发现稀土元素在生物圈中也起着至关重要的作用，当时有证据表明，某些类型的细菌可以选择性地从环境中吸收镧系元素，然后将其整合到酶中，用作代谢催化剂
例如，在甲基营养细菌中，镧或铕与甲醇脱氢酶(MDH)中的PQQ结合，并在甲醇氧化中起重要作用——甲醇是这些细菌能量代谢的重要部分
道曼和她的同事现在已经详细描述了PQQ与这些稀土元素的相互作用，并且与柏林和明斯特的研究人员合作，他们已经分离出了PQQ-镧系元素复合物，并且首次在没有酶基质的情况下确定了它们的分子结构
结果表明，PQQ可以通过从含有稀土盐混合物的水溶液中沉淀来选择性地去除一些稀土，而不需要潜在的危险有机溶剂或其他添加剂
引人注目的是，PQQ优先与更大的镧系元素结合，包括钕
后者的回收对可持续技术特别重要
“镧系元素的一个特征是离子半径从镧到镥逐渐减小，这些微小的差异可以用来分离它们，”道曼解释说
到目前为止，还不清楚为什么细菌优先选择较大的镧系元素用于生化功能
基于他们的最新结果，新研究的作者怀疑这与PQQ的结构有关
可能含PQQ酶的活性位点已经被优化以适应稀土元素系列中较大的离子
新的发现应该会进一步激发人们对利用细菌回收稀土元素的兴趣
这项研究发表在《化学:欧洲期刊》杂志上，并出现在最新一期的封面上
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