作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 该插图描述了一种小蛋白质lanmodulin，它是一种生物来源的替代品，可从包括电子废物在内的各种来源提取、纯化和回收稀土元素
Lanmodulin是迄今为止对稀土元素最具选择性的大分子，可能为萃取冶金和其他应用提供新的范例
信用:托马斯原因/LLNL 劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员与宾夕法尼亚州立大学(PSU)和爱达荷国家实验室(INL)合作，设计了一种基于天然蛋白质的新方法，可以从低品位来源中提取和纯化稀土元素
它可以为美国提供一个更加多样化和可持续的稀土行业的新途径
这种蛋白质，lanmodulin，能够一步提取和纯化复杂金属混合物中的稀土元素，包括电子废物和煤副产品
“蓝模量素有几个独特而令人兴奋的特性
我们都惊讶地发现，一种天然蛋白质可以如此有效地提取金属
“我已经研究了许多用于金属提纯的分子，但这一个真的很特别，”LLNL的研究员高泰尔·德邦德说，他是《无机化学》上发表的一篇关于这项研究的论文的主要作者
“这种蛋白质是迄今为止最具稀土选择性的大分子，能够耐受工业相关条件，如低酸碱度、高温和竞争离子的摩尔量
" 稀土对于美国在清洁能源行业的竞争力至关重要，因为它们被用于许多对高科技经济和国家安全至关重要的设备，包括计算机组件、高功率磁体、风力涡轮机、手机、太阳能电池板、超导体、混合动力/电动汽车电池、液晶显示屏、夜视镜和可调微波谐振器
迄今为止，提取和纯化稀土元素的化学过程是复杂的，对环境有害
从新的资源中提取或回收稀土元素，如电子废物和煤副产品，而使用天然产品，如兰模量，可能会改变游戏规则
“利用生物分子进行金属提取技术很有吸引力，因为大多数生化过程都有定量的产量、快速的动力学以及高选择性和保真度，”德邦德说
“我们的工作还表明，生物来源的大分子可以胜过人造螯合剂(与金属离子结合非常紧密的合成小分子)，并可能改变目前用于稀土元素提取和纯化的高度受限和不可持续的方法
" 2018年，PSU约瑟夫·科特鲁沃教授的团队分离并鉴定了某些细菌产生的lanmodulin
这是唯一一种已知的能够可逆螯合稀土离子的大螯合剂
典型的大分子螯合铁或钙等元素，但不选择性螯合稀土元素
LLNL和PSU团队研究了lanmodulin的溶液化学和面向工业应用的潜在用途
他们的工作提供了直接的证据，表明lanmodulin在整个镧系中形成高度稳定的水溶性复合物，同时对大多数非稀土元素表现出最小的亲和力
此外，这种蛋白质允许从电子垃圾和预燃煤中一步定量和选择性提取稀土元素，这是其他化学提取方法所没有的
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