作者：Richard C. Lewis
为何重要
这项研究表明，可以使铽（一种用于电子产品、医学成像等技术的稀土金属）的分离和研究变得更容易、成本更低。它还可能开辟新的应用领域，例如量子技术——原子及更小粒子的微观世界，可能成为计算进步的前沿。
铽或许不是家喻户晓的名字，但这种银灰色的稀土元素在人们日常使用的许多技术中发挥着作用。它能产生LED显示器中明亮的绿色光芒，以及帮助点亮智能手机屏幕的微小像素。它还用于电动汽车和燃料电池，并使X射线更安全。
尽管重要性突出，铽（主要在中国开采，美国也有发现）却难以与其他稀土元素分离。科学家需要专门设施和严格控制的实验室条件，导致过程昂贵，并限制了可精炼的地点。
现在，可能有了更简便的方法。
以爱荷华大学为主导的化学家在一项新研究中报告称，他们已在非实验室条件下分离出铽。这一进展可能简化该元素的分离方式，并扩大其用途。
这项研究由爱荷华大学化学系助理教授Korey Carter和化学系副教授Pere Miro领导，可能为铽及其他类似稀土金属在量子技术中的应用打开大门。量子技术是原子及其他更小粒子以奇异、难以预测的方式运行的微观世界。潜在应用可能包括计算，以及导航、医学成像等领域的先进传感器。
为了分离铽，研究团队将一个铽原子夹在由金属和氧原子构成的分子结构中。该结构使元素稳定在一种不常见的氧化态——电子构型的改变，使其能够以前所未有的细节被分离和研究。
“镧系元素（如铽）的挑战之一是它们倾向于处于相同的氧化态，要改变这种状态从而将一种与另一种分离，如果不在严格控制的环境（如实验室）中进行，会很困难，”研究共同通讯作者Carter说。“但我们设计了一种方法，通过在不需要专门实验室控制的环境中改变其氧化态，来分离或提纯铽。”
此外，Carter的团队在不需要特殊控制（如温度、湿度或压力）的环境中分离了铽。
“如果你在家里搭建一个化学实验，那就类似于我们在实验室里做的事情，”Carter说。
他的团队现在希望将分离铽所学到的经验，应用到锕系元素的研究中。锕系元素是一组高放射性元素，用于抗癌治疗和设备，例如为体内心脏起搏器和烟雾探测器供电。
“我们的发现突显了在爱荷华大学开展变革性研究的能力，并为将化学扩展到爱荷华大学放射化学实验室中的锕系系列提供了平台，”Carter说。
这项研究题为“Structural and spectroscopic characterization of a Tb(IV) polyoxometalate”，于2026年7月16日发表在《Nature Communications》期刊上。
Miro是该研究的共同通讯作者。其他共同通讯作者包括来自洛斯阿拉莫斯国家实验室的Benjamin Stein和Stosh Kozimor，以及来自劳伦斯伯克利国家实验室的Jennifer Wacker。
贡献作者包括来自爱荷华大学的Primadi Subintoro、Brett Lottes、S. Genevieve Duggan和Daniel Unruh；来自洛斯阿拉莫斯和科罗拉多矿业学院的Felipe Pereiro；来自劳伦斯伯克利的Nolwenn Mahieu、Alexander Brown和Joshua Woods；来自洛斯阿拉莫斯的Monica Mullis、Aldo Jordan、Cassandra Gates和Samuel Greer；来自劳伦斯伯克利和加州大学伯克利分校的Rebecca J. Abergel；以及来自科罗拉多矿业学院的Jenifer Shafer。
该研究由美国能源部资助。