在近日發表於《美國化學學會雜誌》的一篇文章中，來自賓夕法尼亞州立大學的一支研究團隊，介紹了一種可從酸性礦山廢料等複雜環境樣品中檢出高價值稀土元素（鋱 | Tb）的新型發光感測器。 通過一種能夠與該稀土元素高度結合的特異性蛋白質，其能夠檢出酸性礦山廢水（以及其它來源）中的低濃度鋱。

賓夕法尼亞州被礦山酸水污染的一條河流（圖自：Rachel A. Brennan）

作為地球上最稀缺的元素之一，Tb 可用於在手機螢幕中產生綠色、高效（節能）照明、以及電動汽車電池等固態設備。 而賓夕法尼亞州立大學的這項新研究，有助於在美國本土供應此類稀土元素。

據悉，想要從環境中提取 Tb 等稀土元素，存在著各種化學、環境和政治挑戰。 此外開發這些金屬的新來源，還需要動用強大的檢測方法。

畢竟常用的ICP-MS質譜法不僅昂貴，也不便於攜帶。 而便攜式的監測方法又不夠靈敏，且面對複雜環境樣品的表現也不佳 —— 尤其酸性條件和其它金屬會對其產生干擾。

該校關鍵礦物中心成員、化學系職業發展教授 Louis Martarano 表示：

儘管目前境內缺乏 Tb 等稀土元素的供應鏈，但它們其實在美國非傳統資源中的儲量非常豐富 —— 包括煤炭副產品、礦山排放的廢酸、以及電子廢棄物中。

而在這項新研究中，我們開發了一種可發光的感測器，特點是能夠用於檢測、甚至量化複雜酸性樣品中的低濃度 Tb 。

具體說來是，研究人員將蘭莫蛋白（lanmodulin）開發成了一種感測器。 然後驚喜地發現，它與稀土元素的結合度，是其它金屬的10億倍。

研究配圖（來自：JACS）

為了優化作為 Tb 感測器的蘭莫蛋白，研究人員還通過在蛋白質中添加色氨酸來改變其性質。 研究資深作者、該校關鍵礦物中心成員、助理教授 Joseph Cotruvo Jr. 表示：

這種氨基酸是 Tb 的『敏化劑』，意味著色氨酸吸收的光可被傳遞到 Tb，並被後者以不同的波長發射。

這種特性也是 Tb 能夠幫助手機螢幕發出綠光的一個關鍵因素，而當色氨酸-羊毛調節蛋白化合物與 Tb 結合時，我們就可通過觀察發光來測量樣品中的 Tb 濃度。

除了排除其它非稀土金屬元素的干擾，這套檢測方案還能夠在礦井排除的高酸性廢水等環境中交出讓人滿意的高效檢出率。

通過在該州一座礦山的廢水處理設施展開實地測試，即使 Tb 的含量低至十億分之三，新型感測器的檢測效果也與傳統「金標準」相當。

後續研究團隊將進一步優化感測器，使之能夠更加靈敏、且使用起來更加方案。 展望未來，他們還希望開發出針對其它特定稀土元素的檢測方法。