新发现：植物体内不仅有“稀土矿”还有“加工厂”
新华社广州11月6日电（记者马晓澄、钟焯）我国科研人员在一种名为乌毛蕨的蕨类植物体内，不仅发现大量富集的稀土元素，还首次观测到这些稀土元素在植物组织细胞间“自我组装”，形成了一种名为“镧独居石”的矿物。
这是科学家首次在天然植物中发现稀土元素的生物成矿现象，为未来稀土资源的可持续利用提供了新路径。相关成果于11月5日在线发表于国际学术期刊《环境科学与技术》。
稀土被誉为“工业维生素”，是人工智能、新能源、国防等重点领域不可或缺的核心战略资源，但传统稀土矿物开采伴随着生态环境破坏。近年来，中国科学院广州地球化学研究所朱建喜研究员团队致力于寻找更清洁、更可持续的稀土获取方式。
此前，科学界已发现乌毛蕨等一批特殊的稀土“超积累植物”，即对稀土元素具有超强富集能力。它们仿佛土壤中的“稀土吸尘器”，能高效吸收并浓缩分散在环境中的稀土元素。
在该研究中，科学家观测到，在乌毛蕨叶片的维管束和表皮组织中，从土壤中吸收的稀土元素会以纳米颗粒形式沉淀，并进一步结晶成一种名叫“镧独居石”的矿物。进一步研究发现，该过程实际上是一种植物的自我保护机制，就像是植物在体内“打包封存”有毒物质，把可能伤害细胞的稀土离子，稳稳锁进矿物结构中，实现稀土的钝化和自然“解毒”。
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稀土元素在乌毛蕨中生物矿化为独居石纳米多晶聚集体。 （研究团队供图） |
研究人员表示，独居石是工业上重要的稀土矿石，主要在岩浆或热液活动等地质过程中形成，但天然独居石中常伴生放射性铀、钍元素，给开采与应用带来挑战。而乌毛蕨在自然生长的常温常压条件下所形成的“生物独居石”，纯净、无辐射，展现出极具潜力的绿色提取前景。
研究人员认为，此次发现不仅为已知超积累植物的研究打开新窗口，还为未来稀土资源的可持续利用打开思路：通过种植乌毛蕨等超积累植物，可在修复污染土壤、恢复稀土尾矿生态的同时，从植物体中回收高价值稀土，真正实现“边修复、边回收”的绿色循环模式。
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超富集植物如（左上起顺时针）鳞盖凤尾蕨（砷）、景天属（镉/锌）、 垂序商陆（锰）和铜草花（铜）。（互联网照片） |
（伊斯坦布尔13日综合电）中国科学家称，他们发现可以从植物中提取出稀土矿物，而研究人员认为这可能是史无前例的发现，也是迈向以环保技术提取金属的重要一步。
据阿纳多卢通讯社报道，该研究发表于《环境科学与技术》期刊，由中国科学院广州地球化学研究所和美国弗吉尼亚理工大学的研究人员共同完成。
科学家采集了超富集植物（以储存异常高金属而闻名的植物）及其周围土壤的样本。他们的分析显示，这些植物体内存在纳米级的矿物“独居石”（monazite），这是一种通常在高温高压下形成的磷酸盐矿物。研究表明，累积最多独居石的植物部位是羽状复叶，其次是根系和叶柄。
研究团队表示，这些植物对重金属和类金属具有极高的富集能力，甚至到比周围土壤高出“数百倍甚至数千倍”的水平。
研究人员得出结论，这一发现支持了植物采矿（phytomining）的潜力，植物采矿是一种利用超富集植物从土壤中提取有价金属的过程。
他们提出在富含金属的土地上种植超富集植物，然后从收获的植物材料中回收稀土元素。
该研究指出：“通过种植超富集植物，既可以从植物中回收高价值的稀土，又能修复污染的土壤，恢复稀土尾矿的生态环境，从而实现‘修复与回收同步进行’的绿色循环模式。”
研究人员表示，独居石可用于涂层、激光器、发光材料、扩散阻挡层、离子导体和放射性废物管理等领域。
科研团队为稀土穿上“能量转换外衣”
记者20日从清华大学获悉，该校深圳国际研究生院韩三阳副教授团队联合黑龙江大学、新加坡国立大学科研力量，为稀土纳米晶设计了一件独特的“能量转换外衣”，可高效传递能量，为其在现代光电技术中的产业化应用扫清了关键障碍。相关成果以“捕获电生激子实现可调谐的稀土纳米晶电致发光”为题，在线发表于国际期刊《自然》。
稀土纳米晶因发光颜色可调、谱线窄、稳定性高等优势，被视为电致发光领域“潜力股”。但该材料的绝缘特性导致电流无法直接注入，使其无法像半导体材料那样被电流直接高效点亮，难以应用于LED（发光二极管）、OLED（有机发光二极管）等现代直流电致发光器件，陷入“穿着棉袄跑步”的技术困境。
针对这一核心瓶颈，联合团队创新性提出有机—无机杂化策略，通过表面修饰为稀土纳米晶穿上“能量转换外衣”。这件“外衣”可精确调控能级结构，将激子能量高效传递给稀土离子发光体，成功解决了电致发光中激子产生、输运和注入的关键难题，实现高色纯度、光谱可调的高效电致发光。
早在2020年，韩三阳团队就在《自然》发表稀土材料光致发光相关成果。此次研究进一步构建起从光驱动到电驱动的完整技术链条。该成果无需大幅改动器件结构，仅通过调控稀土离子即可实现多色发光，在高分辨率显示、近红外技术等领域应用潜力显著，未来有望拓展至人体健康监测、无创检测、农作物补光等场景。（记者华凌 朱虹）
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