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　　研究人員利用工程生物膜和氧化石墨烯納米片之間的二級結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一種具有高效分離性能的二維異質(zhì)通道。

　　李湛介紹，這項全新的膜技術(shù)不但實現(xiàn)了鈧離子的選擇性識別與篩分分離，還對其他稀土元素的分離和提純具有重要意義。

　　稀土元素作為重要的戰(zhàn)略元素，在先進制造以及生命醫(yī)學領(lǐng)域具有極其重要的意義。但單一稀土元素的工業(yè)需求純度極高，此外，稀土放射性核素在癌癥治療等領(lǐng)域具有廣泛應用，其高純度和穩(wěn)定性對提高療效和安全性至關(guān)重要。

　　李湛說，由于稀土元素半徑相似和化學性質(zhì)相近，包括化學過程的萃取分離和基于物理過程的膜分離等方法面臨環(huán)境友好性差、選擇性低、成本高等問題。因此發(fā)展一類簡單快速高效的稀土分離技術(shù)，對于推動我國經(jīng)濟社會的發(fā)展具有極其重要的意義。

　　膜分離技術(shù)作為一種先進的新興分離技術(shù)，因其綠色環(huán)保、無相變、無添加劑引入、易于自動化操作等優(yōu)勢，已被廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品與藥物生產(chǎn)領(lǐng)域。

　　研究團隊受細胞離子通道蛋白的啟發(fā)，創(chuàng)新性地將工程生物膜嵌入氧化石墨烯膜層之間，通過在異質(zhì)通道中引入具有超強親和力的鑭離子結(jié)合蛋白(LanM)，實現(xiàn)了對特定稀土離子的精準識別和篩選。工程細菌外膜首次被剝離并插入氧化石墨烯膜層之間，以保護LanM蛋白，利用外膜中豐富的脂類和糖類與氧化石墨烯膜功能基團之間的相互作用，精確固定膜層間距，大幅提升了膜的熱力學穩(wěn)定性和機械性能。

　　研究團隊借鑒細胞仿生膜的特性，將其與氧化石墨烯結(jié)合，進一步優(yōu)化了膜的選擇性和穩(wěn)定性。仿生膜模仿了天然細胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，具備高機械性能、高選擇性與高透過率等優(yōu)點，使得二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)通道在實際應用中更加高效和可靠。

　　“通過引入仿生膜，研究團隊成功解決了傳統(tǒng)膜分離技術(shù)中存在的一些局限，使膜分離技術(shù)在稀土元素的分離純化方面取得了突破性進展。”陳熙萌說。

　　此外，研究人員還通過長期穩(wěn)定性和拉伸應變測試驗證了膜分離性能的非凡穩(wěn)定性，為工業(yè)化大規(guī)模的應用奠定了基礎。該技術(shù)提供了一個穩(wěn)定且精確的二維異質(zhì)通道，顯著提高了鈧和其他稀土元素的分離選擇性和效率，不僅為其他稀土元素的分離和提純提供了新思路，也為醫(yī)用稀土放射性核素的高效分離提供了新的解決方案。據(jù)悉，此項創(chuàng)新技術(shù)可在醫(yī)學和工業(yè)應用中廣泛推廣，為稀土資源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展作出重要貢獻。