1972年，刚刚从江西农场回到北京大学的徐光宪开始着手研究镨钕分离技术。稀土元素镨、钕的化学性质极为相似，分离起来相当困难，当时国际普遍使用的离子交换法原料用量较大，产品纯度却很低，徐光宪决定另辟蹊径。从络合物化学，到核燃料化学，再到萃取化学，为了祖国的需要，徐光宪几次改变研究方向。这次，国家在镨钕分离技术上遇到了困难，他更是毫不犹豫地接过了任务。
　　徐光宪主张采取萃取法来分离镨钕，这一方案遭到同行的普遍质疑。有人当面问他：“世界最先进的稀土分离技术是离子交换法，美国人还在使用，你的新方法可行吗？”也有人担忧地问：“萃取分离稀土技术很不成熟，已经被国外科学家放弃，你怎么还向错误的方向发展呢？”徐光宪笃定地回答：“萃取分离提纯技术大有可为。”
　　为了尽快实现技术突破，徐光宪将全部精力都用在稀土研究上。白天，徐光宪一头扎进实验室，混合、搅拌、分离、提纯，实验一组接着一组;夜晚，有一页又一页的数据需要分析、整理和归纳，徐光宪丝毫不敢懈怠，他必须完成当天实验数据分析，因为这些数据关乎明天萃取剂的用量选择。
　　一天中午，大家都去吃饭了，实验室内静悄悄的，只有试验台上的萃取反应还在继续，徐光宪正在观察分液漏斗中的液体。一名学生见老师还在继续工作，掏出包里的一块面包说：“吃点吧，徐老师，要不您的胃该不舒服了。”徐光宪机械地咬了一口面包，继而张大嘴巴，一脸懵懂。学生忙问道：“是不是面包馊了？”徐光宪不好意思地回答道：“不是面包的問题，是我的问题。”说着，徐光宪张大嘴巴，让学生看他裸露的牙床。原来，为了拿到最新的工艺流程参数，徐光宪熬夜到很晚，第二天一早又匆匆跑到实验室，因为走得急，加上没有吃早饭，所以一直没有发现自己没戴假牙。望着老师瘪瘪的嘴巴，原本偷偷发笑的学生一阵心酸，默默穿上实验服，走向萃取装置。
　　经过不懈努力，徐光宪的串级萃取技术取得了重大突破，镨钕的纯度高达99.99%，创造了世界纪录。这时候，新的质疑再次出现：“实验数据这么好，实际生产能达到这个水平吗？”面对同行的担忧，徐光宪再次拍胸脯保证：“绝对没问题！”
　　在上海耀龙化工厂，徐光宪设计的稀土萃取分离设备完成了组装，一个又一个萃取箱并列在一起，像等待检阅的士兵。工人将稀土原料送入进料口，原料从一个萃取箱进入下一个萃取箱，经过回流装置，高纯度的镨和钕分别从两个出料口出来。经过现场检验，纯度同实验数据完全一致。当时，很多同行前来观摩，大家纷纷竖起大拇指，赞道：“厉害了，徐光宪！”徐光宪笑了，接过这句话说：“厉害了，我的祖国！”
　　有人劝徐光宪赶紧申请专利，徐光宪非但没有这样做，还专门办起了培训班，将稀土萃取技术无偿推广给国内稀土生产企业。
　　徐光宪的高纯度稀土生产消息一夜之间传遍化学界，国际稀土界也受到强烈的“中国冲击”。与此同时，中国高纯度稀土产品的生产成本下降了四分之三，每年增加外汇收入数亿美元。凭借串级萃取技术，徐光宪当之无愧成为稀土界的“中国传奇”。