阐释“为什么黏土矿物长不大”
矿物生长与演化控制着成岩成矿过程，其机制是地球科学的基础与前沿。
黏土是人类最早使用的矿物，它颗粒小、反应活性好，是天然的纳微米材料，在众多领域有着重要应用。
2004年，何宏平在法国高分子材料实验室做博士后时，实验室研究在塑料中加入黏土矿物以增加其强度，从而用于汽车制造。这让他意识到黏土矿物在高分子材料领域的广阔前景。
但长期以来，由于黏土矿物颗粒细小、结构复杂，研究难度大，人们对黏土矿物的晶体生长机制等缺乏清晰的认识，制约了黏土矿物资源的高效利用。何宏平下定决心将它研究明白。
对于矿物晶体生长机制，层生长机理和螺旋生长机理是两大主流观点。在复杂的地质过程中，是否存在非传统矿物生长机制是近年科学家们关注的热点。因为这很可能会影响元素的地球化学行为，诱发尚未解译的地质地球化学过程。
何宏平利用高分辨透射电镜系统研究了岩浆岩和变质岩中云母类矿物的微观结构，并与人工合成的氟金云母对比，发现并率先提出了硅酸盐岩浆结晶和高温热液过程中纳米晶粒定向堆砌的矿物生长机制。
回到黏土矿物，同为层状硅酸盐矿物，云母可以形成较大的矿物晶体，为什么黏土矿物的粒径只有不到2微米长不大呢？这一问题吸引着何宏平的研究继续深入。
他带领团队通过黏土矿物合成、天然与合成黏土矿物微结构的对比研究发现，在黏土的晶化过程中，其结构中的金属离子具有占位选择性，制约了其结晶度。由于黏土矿物晶粒缺陷多、结构参数不匹配，无法形成长程有序晶体。这也阐释了“为什么黏土矿物长不大”这一矿物学未解之谜。
基于上述成果，2022年，何宏平荣获国际黏土学会“杰出成就奖”和美国黏土学会Jackson奖。这是两个奖项设立30多年来，首次颁发给中国学者。
探寻稀土绿色开采新方法
何宏平始终认为，基础研究与应用研究相辅相成。“对于科学家而言，做好基础研究对应用研究帮助很大，应用研究中发现的问题又能给基础研究带来新的思路。”他说。
这也正是何宏平的科研路径的生动写照。
2016年，中国科学院广州地球化学研究所承担了国家重点研发计划“深地资源勘查开采”项目——稀土元素成矿系统与资源基地深部探测。时任该所主管科研工作副所长的何宏平成为项目首席科学家。
从黏土到稀土，何宏平面临全新的领域。大年初三，当人们还沉浸在春节的喜庆氛围中时，何宏平已重启学生时代的学习模式——从大学的教科书入手，早上7点到晚上11点半如饥似渴地学习稀土专业知识。两个月的闭关学习，让他心中有了底。
离子吸附型稀土是我国的特色资源，但现有的开采工艺存在生态环境破坏严重、浸出周期长、资源利用效率低等问题。研发新一代高效、绿色的开采技术迫在眉睫。
“离子吸附型稀土离子被固定在黏土矿物和铁锰氧化物的表面，从矿物结构角度寻找稀土开采的新方法恰恰是我们的优势。”基于矿物表面特性研究，何宏平发现，在离子吸附型矿床中稀土主要以静电吸附和表面络合方式赋存于黏土和铁锰氧化物等的表面。
“我们就想着用电的方法来开采，这样不会造成环境污染。”何宏平带领团队成功研发了基于矿物表面反应和电迁移的绿色开采方法，其核心思想是通过外加电场驱动风化壳中稀土离子的活化、定向迁移和快速收集。
与传统的铵法开采技术相比，该技术的稀土回收率大于90%，浸取剂用量减少80%，浸出液中有害杂质含量降低70%，不仅可解决稀土开采带来的环境污染问题，而且显著提高了离子吸附型稀土的开采效率，具有绿色、高效的特点，有望成为离子吸附型稀土的新一代开采技术。
研发过程中，团队形成了以国家发明专利“通电开采稀土矿的方法”为核心，涵盖矿体精准定位、稀土野外快速测定、绿色浸取剂制备等内容的专利群，目前正与广东有色金属股份有限公司合作开展应用示范。
从基础研究到应用基础研究、再到技术研发与示范应用，实现了全链条创新，这在何宏平的科研生涯中具有里程碑意义。
“面对复杂的国际形势，实现资源的有效增储和绿色高效利用是国家当前的重大任务。”他告诉记者。
穷理以致其知，反躬以践其实。新中国成立以来，李四光等地质学家以理论创新为国家找到了紧缺矿产资源。何宏平表示，他将弘扬老一辈地质工作者的优良传统，把科研成果同国家需求相结合，为保障国家战略矿产资源供给安全贡献自己的力量。
原标题：何宏平：解锁矿物“时间胶囊”（下）