Искусственные мембранные каналы для добычи редкоземельных элементов

16.11.2025

Редкоземельные элементы давно стали фундаментом современной высокотехнологичной индустрии: от экранов смартфонов до аккумуляторов электромобилей и систем возобновляемой энергетики. Однако рост спроса и геополитические ограничения обостряют проблему их доступности. На этом фоне ученые ищут способы сделать добычу и очистку таких металлов более устойчивой, дешевой и экологичной. Недавнее исследование команды из Техасского университета в Остине предлагает решение, которое обещает радикально изменить глобальный рынок редкоземельных ресурсов.

Одним из ключевых вызовов в этой сфере является трудоемкий процесс разделения элементов, требующий многократных и энергоемких циклов химической обработки. Профессор Маниш Кумар подчеркивает, что традиционные методы нуждаются в огромных производственных мощностях, сложных реагентах и значительных энергозатратах. Поэтому именно технология выбора определенных ионов на молекулярном уровне может стать переломным моментом.

Исследователи создали искусственные мембранные каналы - микроскопические поры, которые по принципу действия напоминают белковые структуры живых организмов. Такие искусственные "ворота" пропускают только те ионы, которые требуются для промышленной обработки, а остальные надежно блокируют. Подход, в основе которого лежит молекулярная селективность, открывает возможность работать с источниками, ранее считавшимися слишком сложными или экономически невыгодными.

Основой новых каналов служит модифицированная структура под названием пилларен. Благодаря особому расположению атомов она способна выборочно пропускать такие элементы, как европий и тербий, и одновременно отсекать распространенные ионы натрия, калия или кальция. Эта точно выверенная селективность превращает мембрану в инструмент тонкой настройки химических процессов.

Средние редкоземельные элементы, среди которых особенно важны европий и тербий, используются при производстве осветительных приборов, экранов, магнитных систем, аккумуляторов и ветровых турбин. Министерство энергетики США и Еврокомиссия относят их к критически важным материалам, а прогнозы показывают, что их глобальный спрос может увеличиться более чем в 25 раз к 2035 году. Именно поэтому создание эффективных методов очистки становится стратегическим вопросом для промышленности.

Эксперименты показали, что новые мембранные каналы обладают исключительной точностью: они отделяют европий от лантана в 40 раз эффективнее, чем традиционные технологии, а от иттербия - в 30 раз. Такие показатели означают, что теперь необходимость в десятках последовательных стадий химического обогащения может резко сократиться, что одновременно снижает и стоимость, и экологический след производств.

Возможность выделять редкоземельные элементы даже из сложных и низкосортных источников также сулит странам новые экономические перспективы. Внутреннее производство может стать менее зависимым от импорта, а использование локальных ресурсов - более рентабельным. Это особенно актуально в период, когда торговые конфликты делают рынок нестабильным.

<< Назад: Мини-ПК Beelink SER9 Max 17.11.2025

>> Вперед: Микроскопический ускоритель частиц заменит гигантские синхротроны 16.11.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Происхождение дупла в дереве 30.06.2012 Многие обитатели леса используют под жилье дупла деревьев. Как возникает дупло? Двумя путями, отвечает группа экологов из Польши, Канады и Аргентины, исследовавшая этот вопрос в лесах почти всех материков Земли. Либо из-за гниения древесины, либо усилиями дятлов (реже - других птиц, например некоторых видов синиц и поползней), но роль этих двух процессов различна на разных континентах. Так, в Северной Америке 77% дупел образуются благодаря дятлам и долго не зарастают, так что в них может жить не одно поколение птиц или млекопитающих. В Евразии и Южной Америке, напротив, основную роль играет гниение, а выдолбленные дятлами полости (их только 26%) довольно быстро зарастают. В Австралии и Новой Зеландии дупла возникают только в результате гниения, причем процесс может занимать более 200 лет.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025