2025年9月12日晚，由北京大学物理学院、北京现代物理研究中心主办的“北京大学物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第四十一期）在北京大学理科教学楼206教室举行。北京大学博雅讲席教授、化学与分子工程学院学术道德委员会主任严纯华院士应邀讲授“稀土资源、科技创新和产业发展”。本期讲堂由北京大学物理学院院长肖云峰教授主持。

稀土是元素周期表中原子序数从57到71的镧系元素，即镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，及原子序数分别为21、39的钪和钇，共17个元素的总称。其中，镧、铈、镨、钕等4个元素被称为轻稀土，除钷、钪外的其他11个元素被称为中重稀土。

严纯华开门见山地给出稀土的定义。随后，他将人类认识稀土元素并加以利用的三个阶段娓娓道来：第一阶段是从1787年瑞典军官在伊特比矿场偶然发现第一个稀土元素（钇）到1947年美国田纳西州橡树岭国家实验室分离出第17个稀土元素（钷）；第二阶段是第二次世界大战结束后，随着美国国家实验室将研究方向由核科技依赖的锕系元素拓展至镧系元素，稀土元素在石油催化裂化及永磁、发光、储氢、抛光材料等领域得到应用；第三阶段是上世纪八十年代以来，我国稀土科技和产业大规模快速提升，逐渐占据全球主导地位。

严纯华说，“稀土不稀”，全球稀土供应链呈现“一超多强”的多元化格局

在镧系元素中，原子核每增加一个质子，相应地会有一个电子进入4f轨道，由于4f电子对核的屏蔽不如内层电子，所以随着有效核电荷增加，核对最外层电子的吸引逐渐增强，使原子半径和离子半径逐渐减小（称为镧系收缩）。镧系元素的4f轨道电子数从0（镧）递增到14（镥）；独特的4f电子填充结构使得稀土元素具有较大的原子磁矩、较强的磁各向异性、丰富的跃迁能级、大范围可变的配位数、有序变化的原子半径和离子半径等物理化学性质，从而赋予其优异的磁学、光学、电学、声学、热学等功能特性及“军民两用”属性，应用遍及电子信息、新能源、新材料、智能制造、航空航天、国防军事等事关发展全局和国家安全的领域，日渐成为全球必争的“战略元素”和大国博弈的关键命脉，享有“工业维生素”“万能之土”之誉。

严纯华在深入剖析稀土产业链国际格局的现状和演变趋势后，着重讲述了我国从“资源大国”向“生产大国”跨越的历程。

我国的稀土资源主要分布在内蒙古包头、江西赣州、四川凉山等地，其中轻稀土矿多在北方地区，中重稀土矿多在南方地区，呈现“北轻南重”的产业集群分布。1927年，丁道衡先生在西北科学考察途中首次发现白云鄂博矿；他断言，“如能对白云鄂博铁矿进行大规模的开采，必将成为发展工业的主要矿源，并将促使中国的西北地区发达起来”。1934年，何作霖先生在白云鄂博萤石型矿石中发现两种稀土矿物，并将其命名为“白云矿”和“鄂博矿”；而后，严济慈先生通过光谱分析进一步证实了白云鄂博铁矿中伴生有大量稀土元素。

稀土产业链涵盖开采选矿、冶炼分离、材料制备加工、终端应用、循环回收等核心环节。对于稀土储量、产量、应用量、出口量均占据世界第一位的我国而言，精炼、提纯、加工等关键核心技术能否自主可控，形成完整的工业体系和产业链，成为能否在稀土领域中保持国际核心影响力的关键。

严纯华从分离流程连续色层化、分离产品超高纯化、分离过程控制自动化、分离工序联动一体化等方面，系统讲解串级萃取理论和稀土分离技术的发展趋势及相关进展

我国能够在稀土行业“大国崛起”，得益于站在全局和战略的高度想问题、办事情。1972年，周恩来总理作出“要把稀土的事情办好”的重要批示。1992年，邓小平同志在南巡讲话中指出，“中东有石油，中国有稀土”。2019年，习近平总书记在考察赣州稀土企业时强调，紧紧扭住技术创新这个战略基点，才能在激烈的竞争中立于不败之地。经过一代代科技工作者接力长跑，我国正在实现从“世界级储量”迈进“世界级产业”的宏伟蓝图。

严纯华特别讲到，他的研究生导师和人生榜样、2008年度国家最高科学技术奖获奖者徐光宪先生基于对稀土化学键、配位化学和物质结构等基本规律的深刻理解，发现稀土溶剂萃取体系具有恒定混合萃取比，在上世纪七十年代建立起具有普适性的串级萃取理论，并通过组织讲习班等方式推广和指导企业实践。这一理论的广泛应用，彻底改变了稀土分离工艺从研制到应用的试验放大模式，实现了从设计参数到工业生产的“一步放大”，引导我国稀土分离科技和产业的全面革新，大大地提升了我国在全球稀土资源、科技和产业竞争中的地位。

当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展，世界百年未有之大变局加速演进，科技革命与大国博弈相互交织。稀土作为国际竞争最前沿和主战场之一，正在重塑全球秩序和发展格局。

历经两个多世纪，人类已经基本认识了稀土元素的基本性质、电子输运和跃迁运动规律，但对于其微观结构与宏观性质之间的构效关系规律及相应控制方法，尚未完全掌握。因此，要想从“生产大国”迈向真正的“稀土强国”，我们亟需秉承徐光宪先生“立足基础研究、面向国家目标”的理念，努力提出原创基础理论、掌握底层技术原理，筑牢创新根基、构建先发优势。家国情怀、科学精神是从事基础研究最宝贵的品质和最基本的动力；创新精神、人文素养、管理文化的有机融合则是基础学科高层次人才培养的必然要求。

何以富“稀”？唯有面向世界、面向未来的青年人

课后，严纯华就稀土绿色开采技术、人形机器人的稀土永磁电机、镧系元素成键理论、锕系元素和镧系元素的战略价值等问题与同学们亲切互动。他将强烈的事业心、责任感和使命感融入对燕园“萌新”成长成才的关爱与期盼：“稀土就是一本百科全书，翻到哪一页，都可以读到精彩的句子。”

物理学院副院长杨振伟教授和博士研究生培优计划2023级部分入选者等现场出席。

严纯华（一排右六）、肖云峰（一排左六）借徐光宪先生的教诲鼓励同学们：“未来需要年轻人负担起来”，“把咱们宝贵的资源利用得更好”