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:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Энергонезависимая память работает при напряжении 1,2 В 16.11.2014 Компания Adesto Technologies, специализирующаяся на разработке памяти со сверхмалым энергопотреблением, представила энергонезависимую память с последовательным интерфейсом, работающую при напряжении всего 1,2 В. Сам производитель называет память RM25UL прорывом, обеспеченным использованием фирменной технологии CBRAM. Память типа CBRAM годится для разных приложений, ее энергопотребление может быть в 100 меньше, чем у современной памяти, без ущерба для производительности и надежности. Низкое напряжение питания, очень малый ток записи и чтения - все это делает новую память особенно подходящей для электроники интернета вещей, в которой используются беспроводные интерфейсы с малым энергопотреблением, включая Bluetooth LE. Если сравнивать RM25UL с существующей памятью, требования к напряжению питания у RM25UL на 35% ниже. По сути, RM25UL формирует новую категорию памяти со сверхмалым энергопотреблением. Новая технология уже опробована на практике - в июне компания Adesto отгрузила миллионную микросхему памяти CBRAM. Одновременно анонсирована серия RM25D. Входящие в нее микросхемы полностью аналогичны микросхемам серии RM25UL, но они рассчитаны на напряжения питания в диапазоне 1,65-3,6 В, более привычные в носимой, мобильной и другой потребительской электронике. В серии RM25UL и RM25D входят микросхемы плотностью до 2 Мбит. Их ознакомительные образцы должны появиться в первом полугодии 2015 года, а позже начнется и серийный выпуск.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026