Acta Chimica Sinica ›› 2023, Vol. 81 ›› Issue (11): 1624-1632.DOI: 10.6023/A23070323 Previous Articles     Next Articles

Special Issue: 庆祝《化学学报》创刊90周年合辑

Review

稀土生物制造及其高附加值材料应用

钟越文a,b, 钱希宁a,b, 马超a,b,*(), 刘凯a,b,*(), 张洪杰a,b   

  1. a 清华大学 化学系 北京 100084
    b 清华大学 稀土新材料教育部工程研究中心 北京 100084
  • 投稿日期:2023-07-08 发布日期:2023-10-13
  • 作者简介:

    钟越文, 清华大学化学系在读博士研究生, 主要从事稀土生物分离研究.

    钱希宁, 清华大学化学系在读博士研究生, 主要从事稀土生物分离研究.

    马超, 清华大学化学系/稀土新材料教育部工程研究中心, 副研究员. 主要从事生物合成化学、材料化学等方面的应用基础研究, 开展生物材料理性设计实现高鲁棒生物大分子材料的组装和宏量制造; 借助微生物底盘改造构建稀土细胞工厂, 实现资源绿色开采和高值利用. 国家优青基金获得者, 承担国家重点研发计划青年科学家项目负责人, 中国稀土学会稀土材料化学与生物技术交叉专业委员会秘书长, 入选北京市科技新星、中关村雏鹰人才计划.

    刘凯, 清华大学化学系长聘教授, 清华大学稀土新材料教育部工程研究中心常务副主任、国家杰出青年科学基金获得者, 教育部创新团队负责人. 博士毕业于荷兰格罗宁根大学, 并在哈佛大学从事博士后研究. 研究方向为生物合成高端化学品及特种材料应用, 尤其聚焦于高性能稀土生物合成系统及高技术应用. 入选国家海外青年人才计划, 获荷兰NWO Rubicon award、首届中国化学会生命化学青年创新奖和中国稀土科学技术一等奖, 1项成果入选十三五科技创新成就展. 发表论文150余篇, 授权专利40余项. 目前担任科技部重点专项指南编制专家、中国稀土学会理事、稀土材料化学与生物技术交叉专委会副主任委员、中国工程院院刊Engineering客座编辑、ACS Applied Bio Materials等期刊编委.

    张洪杰, 中国科学院院士、第三世界科学院院士, 无机化学家. 清华大学化学系教授, 中国科学院长春应用化学研究所研究员. 长期从事稀土功能材料的研究, 以材料的结构与功能关系为研究重点, 致力于解决影响学科发展的关键科学问题, 发展了系列材料制备的新方法和技术, 并将基础、高技术及应用研究有机结合, 研制出的稀土新材料已成功应用于汽车、照明、航天航空和国防军工等领域, 满足了国家的重大战略需求. 张洪杰研究员以第一作者或通讯作者及共同通讯作者发表SCI收录论文500余篇, 发表论文被他人引用40000余次; 主办国内外学术会议12次, 国内外大会和邀请报告78次; 10种国内外权威期刊的副主编、编委或顾问编委; 已授权发明专利80项, 包括美国专利2项, 欧盟十国专利1项, 日本专利1项, 国防专利1项; 以第一完成人获2010年国家自然科学二等奖、2007年吉林省科技进步一等奖、2013年吉林省技术发明一等奖、2015年吉林科学技术特殊贡献奖以及2015年中国科学院杰出科技成就集体奖各1项. 现任中国稀土行业协会理事长, 973首席科学家, 英国皇家化学会士, 是中科院长春应化所无机化学学科和稀土资源利用国家重点实验室学术带头人. 1997年获国家杰出青年基金, 1998年获香港求是基金会杰出青年学者奖, 2001年入选中科院百人计划, 2010年入选国家基金委创新群体学术带头人, 2013年获吉林省政府创新创业人才奖. 由于学术成就突出, 并且在学科发展、人才凝聚及国家重点实验室建设等方面做出了重要的贡献, 2013年当选中国科学院院士, 2015年当选为发展中国家科学院院士.

    庆祝《化学学报》创刊90周年.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(22020102003); 国家自然科学基金(22277064); 国家重点研究计划(2021YFB3502300); 清华大学自主科研计划资助.

Rare Earth Biological Manufacturing and High Value-added Material Application

Yuewen Zhonga,b, Xining Qiana,b, Chao Maa,b(), Kai Liua,b(), Hongjie Zhanga,b   

  1. a Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing 100084
    b Engineering Research Center of Advanced Rare Earth Materials, Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084
  • Received:2023-07-08 Published:2023-10-13
  • Contact: *E-mail: chaoma_chem@tsinghua.edu.cn; kailiu@tsinghua.edu.cn
  • About author:
    Dedicated to the 90th anniversary of Acta Chimica Sinica.
  • Supported by:
    National Natural Science Foundation of China(22020102003); National Natural Science Foundation of China(22277064); National Key Research & Development Program of China(2021YFB3502300); Tsinghua University Initiative Scientific Research Program.

Rare earth elements (REEs) are widely used in various frontier fields as critical raw materials for the development of modern industries and technologies. Due to the scattered distribution, the mining of rare earth elements is often accompanied by damage to the natural environment; similar chemical properties also make the separation of rare earth elements with high energy consumption and severe pollution. Through the construction of engineered rare earth microorganisms, biomining technology can be employed to address the challenges encountered in traditional processes. Moreover, establishing an engineered rare earth microbial synthesis platform enables the in situ synthesis of high value-added rare earth biomaterials, thereby facilitating clinical translational research and application in the field of rare earth biomaterials. The rational design of rare earth microorganisms, the synthesis of high value-added rare earth biomaterials, and their applications are discussed in this review. An outlook for future research and development in this field is presented.

Key words: rare earth element (REE), REE separation, REE protein, REE biomaterial