近日，中国科学院青岛生物能源与历程研究所研究员高军团队，结合江汉年夜学传授李朝旭团队、中国科学院理化技能研究所研究员江雷等，乐成开发出一种受生物钙离子通道开导的普适性要害金属离子膜分散要领，可高效、绿色、选择性地提取铀、铜、金等多种对于新能源至关主要的要害金属资源，有望解决传统要害金属资源提取技能高污染、低效率、高能耗的持久难题。相干结果发表于《天然-纳米技能》。
跟着“双碳”方针加快推进，风能、光伏、电动汽车、核能等清洁能源技能迅猛成长，对于特定要害金属元素的需求出现指数级增加，部门要害金属元素对于外依存度高，甚至面对严峻欠缺危害。
要害金属资源的提取重要依靠溶剂萃取法，该要领不仅成本昂扬，更带来严峻情况承担。最近几年来，无有机溶剂的吸附法备受存眷，但吸附质料存于底子性瓶颈。比拟之下，膜分散法被认为是绿色高效的分散技能。
研究团队发明，生物体内的钙离子通道具备“吸附越强、传输越快”的反常输运机能，它们对于钙离子的吸附能力远强在钠离子，可是能从浓度超出跨越数千倍的钠离子配景中精准辨认并高速传输钙离子。
这一特征源在两年夜机制：一是异样摩尔分数效应，极少量高亲及力离子盘踞宽度仅单离子尺寸通道后，可排斥其他离子，实现超高选择性；二是离子单线状摆列引诱的快速团体输运，离子于窄通道内呈线状排布，静电排斥降低迁徙能垒，显著晋升传输速度。
据此，团队提出假说：于人工膜内构建宽度与单离子尺寸相称的一维通道，并在内壁润色对于方针金属离子高亲及的功效基团，有望同时引发异样摩尔分数效应与快速团体输运，实现宏不雅标准下近似生物通道的高效分散机能。
团队研究职员拔取了一种直径略年夜在单个离子的共价有机框架质料膜，并于其孔壁上引入年夜量偕胺肟基团——该基团已经被证明对于铀酰离子具备极强亲及力。
试验成果注解，于真实海水中，该膜对于钒的选择性高达734，比现有最好吸附质料晋升一个数目级以上；于真实海水测试中，纵然面临高浓度竞争离子，膜仍能不变富集铀，且无需化学再生。于仅施加0.2伏特低电压驱动下，铀的提取通量到达87.6毫克每一克天天，铀分散速度高在吸附质料一个数目级以上。
这类仿生分散机制具备普适性。经由过程改换特异性吸附基团，可拓展至铜以和贵金属等多种要害金属离子的分散收受接管。这类分散机制也合用在各类膜分散要领，包括扩散渗析，电渗析以和压滤。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41565-026-02147-8
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