堆肥有助于從電子垃圾中提取稀土元素

賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員正在使用堆肥中產(chǎn)生的微粒子和納米粒子，從含有電子垃圾的水溶液中捕獲稀土元素。

化學(xué)工程助理教授 Amir Sheikhi 在一份媒體聲明中說:“玉米芯、木漿、棉花和番茄皮等廢品最終往往被填埋或制成堆肥”?！拔覀兿Ｍ麑⑦@些廢物轉(zhuǎn)化為微型或納米級顆粒，能夠從電子垃圾中提取稀土元素?！?/p>

據(jù)Sheikhi 介紹，他和同事們提出的這項技術(shù)的難點在于如何高效地將金屬從垃圾中分離出來。

Sheikhi 介紹:“利用有機材料作為平臺，我們創(chuàng)造出了功能強大的微粒子和納米顆粒，它們可以附著在像釹這樣的金屬上，并將它們從周圍的流體中分離出來?！薄巴ㄟ^靜電相互作用，帶負(fù)電荷的微納米級材料與帶正電荷的釹離子結(jié)合，將它們分離?！?/p>

為了準(zhǔn)備實驗，研究人員和他的團(tuán)隊將番茄皮和玉米芯磨碎，將木漿和棉紙切成小薄片，浸泡在水中。然后他們以一種可控的方式對這些材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，將它們分解成三種不同的功能材料:微產(chǎn)品、納米顆粒和水溶性生物聚合物。在釹溶液中加入微產(chǎn)品或納米顆粒會觸發(fā)分離過程，從而捕獲釹樣品。

科學(xué)家們在《化學(xué)工程雜志》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)，他們解釋，這一次改進(jìn)了之前工作中展示的分離過程，從較低濃度的溶液中提取了更大尺寸的釹樣本。

現(xiàn)在的目標(biāo)是將這種分離機制延伸應(yīng)用到現(xiàn)實中，并與感興趣的行業(yè)合作進(jìn)一步測試該流程。

Sheikhi 表示:“我們還希望調(diào)整材料的選擇性，使其更傾向于其他稀土元素和貴金屬，比如金和銀，從而能夠?qū)⑦@些元素從廢物中分離出來?！?/p>

（Mining.com）

陜西師范大學(xué)在《自然·光子學(xué)》發(fā)表題為“稀土離子的亞50 納秒超快上轉(zhuǎn)換發(fā)光”的文章

近日，陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院鄭海榮教授和張正龍教授帶領(lǐng)的納米光學(xué)團(tuán)隊在國際著名科研期刊《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）發(fā)表了題為“稀土離子的亞50 納秒超快上轉(zhuǎn)換發(fā)光”（Sub-50-ns ultrafast upconversion luminescence of a rare-earth-doped nanoparticle）的文章，文章介紹了該團(tuán)隊在納米光學(xué)和稀土發(fā)光領(lǐng)域取得的重大突破，該成果被選為Nature Photonics 2022年9月期的封面文章。陜西師范大學(xué)校為第一且唯一通訊單位，物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院光學(xué)專業(yè)碩博連讀研究生陳環(huán)同學(xué)為第一作者，張正龍教授和鄭海榮教授為共同通訊作者。

該項研究工作利用等離激元傾斜納米光腔，首次將稀土離子f-f 電子躍遷的熒光發(fā)射壽命從之前報道的微秒量級壓縮至50 納秒以內(nèi)，并獲得了三個數(shù)量級的量子產(chǎn)率增強。同時，借助等離激元傾斜納米腔的非對稱結(jié)構(gòu)以及手性光子局域態(tài)密度增強，發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)場定向發(fā)射及可調(diào)手性上轉(zhuǎn)換發(fā)光等新現(xiàn)象。

稀土離子的熒光發(fā)射被廣泛應(yīng)用于高品質(zhì)顯示、量子存儲、生物成像等領(lǐng)域。但由于其熒光發(fā)射壽命較長（微秒到毫秒量級），限制了其眾多優(yōu)異性能的發(fā)揮，難以滿足光互連和量子通信高頻操控的需求。如何將稀土離子發(fā)光壽命壓縮到與量子點及有機分子等發(fā)光材料可比擬的納秒量級，是目前國際上稀土離子發(fā)光領(lǐng)域研究者努力解決的重要科學(xué)問題。

近年來，國內(nèi)外許多研究者致力于壓縮稀土離子發(fā)光壽命研究，但一直未能達(dá)到納秒量級。鄭海榮教授和張正龍教授團(tuán)隊，基于在等離激元光子學(xué)和稀土摻雜發(fā)光學(xué)方面的研究積累，設(shè)計了一種新型納米光腔耦合稀土摻雜納米顆粒體系，實現(xiàn)了將稀土離子熒光發(fā)射壽命壓縮至納秒級的重要突破。研究結(jié)果對拓展稀土摻雜發(fā)光體系在新一代納米光子器件上的應(yīng)用，推動相干單光子源、量子通信和納米激光器的發(fā)展等具有重要作用。

（陜西師范大學(xué)）