科技新突破丨我科研团队成功合成稀土三重键化合物

近日，我国科研团队在稀土化学领域取得了重大突破，成功合成了稀土三重键化合物。苏州大学谌宁课题组与清华大学李隽课题组合作，实现了长期以来被视作“科研禁区”的稀土三重键化合物的制备，打破了对稀土元素成键能力的传统认知。目前，相关成果已发表在《自然·化学》上。

长久以来，稀土元素在化学键形成方面存在诸多限制。在稀土化合物中，化学键主要以基于静电作用的离子键形式存在。由于4f轨道的收缩效应和5d轨道的较高能量，稀土元素形成共价键，尤其是双重键和三重键的能力十分有限。制备含双重键的镧系稀土化合物已是极为罕见，制备其三重键化合物更是被视作“科研禁区”。然而，此次科研团队创新性地利用富勒烯分子笼的空间限域和保护作用，结合改良电弧放电技术，成功制备出首个富勒烯内嵌的稀土元素铈与碳形成的三重键化合物，实现了铈碳三重键的稳定构筑。通过多种先进的表征和量子化学研究，团队进一步确认了该化合物的特性，为稀土三重键的存在提供了直接证据。

稀土在现代工业和高科技领域具有不可替代的战略意义，被誉为“工业维生素”和“新材料之母”。它是制造高性能永磁体的关键材料，广泛应用于智能手机、电脑硬盘、电动汽车的电机等设备中。在光学领域，稀土元素同样发挥着重要作用，如激光器、光纤通信、荧光材料等都离不开稀土的身影。例如，钇铝石榴石(YAG)激光器中掺杂的钕离子可以显著提高激光性能，推动了光学技术的不断进步。

凭借着稀土资源的天然优势以及先进的稀土关键分离技术，我国成为全球稀土市场上最重要的卖家，也是世界上唯一能够提供全部17种稀土金属的国家。2015-2024年，中国稀土(34.740, 0.24, 0.70%)产量总体不断增长。根据美国地质调查局(USGS)披露数据，2024年我国稀土矿产量为27万吨，占全球稀土矿总产量近70%。2025年1-3月，我国累计进口稀土24,679.1吨，累计金额18.7亿元人民币。

我国稀土主要分布在内蒙古，其中包头被誉为“世界稀土之都”，拥有全球储量最大的白云鄂博稀土矿。据内蒙古自治区科学技术厅统计，2023年国家下达包头市稀土矿产品和冶炼分离产品总量控制计划指标分别占全国的70%、67%，位居全国第一。离子型中重稀土则主要分布在江西赣州、广东和福建龙岩等南方地区，南岭地区分布的可观离子吸附型中稀土、重稀土矿，易采、易提取，已成为我国重要的中、重稀土生产基地。

中国科学院院士滕吉文指出，随着新一轮科技革命和产业变革的加速推进，稀土资源战略价值迅速提升，应加速建立完善新型的稀土保障体系，以保障稀土的安全、稳定与持续供给。

中国稀土行业协会副会长、秘书长杨文浩也强调，要切实发挥企业在技术创新中的主体作用和产学研用的推动作用，重视自主创新，进一步做精、做优、做强、做大稀土冶炼分离等产业，朝着延伸产业链、提高附加值的中高端应用产业方向迈进。