近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所與國內(nèi)科研單位合作，開發(fā)了一種基于量子點技術(shù)轉(zhuǎn)紅光的功能性薄膜，可實現(xiàn)大棚內(nèi)光質(zhì)的優(yōu)化，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、減少病蟲害。相關(guān)研究成果發(fā)表于《化學(xué)工程學(xué)報》（ Chemical Engineering Journal） 。
論文作者鄭胤建博士介紹，轉(zhuǎn)光薄膜是“光學(xué)農(nóng)業(yè)”研究的重要方向之一。大棚轉(zhuǎn)光農(nóng)膜的構(gòu)建需要有良好耐候性、優(yōu)異轉(zhuǎn)光特性的農(nóng)膜轉(zhuǎn)光劑，其中碳點類發(fā)光材料由于其優(yōu)良的光學(xué)性能、水溶性及低生物毒性，成為該研究方向的熱門材料之一。但是，至今報道的大部分碳點材料在陽光照射下均存在光衰或光分解現(xiàn)象，嚴(yán)重限制了其在農(nóng)業(yè)薄膜領(lǐng)域的應(yīng)用。
為此，研究團隊首先采用鄰苯亞胺和鹽酸多巴胺為原料，采用一步水熱合成法，成功制備了紅光碳量子點(RCDs)，能夠吸收紫外光和黃綠光，發(fā)射550-800 納米的紅光，量子效率高達78.3%。通過EPR、FT-IR、XPS和熒光光譜等表征技術(shù)，揭示了紅光碳量子點的熒光主要來源于碳量子的表面態(tài)發(fā)光，證明了紅光碳量子點的熒光猝滅是由于其表面被氧化所致。
研究團隊提出了對應(yīng)的抗氧化策略，獲得了抗拉伸性能良好且具有抗氧化能力的抗氧化RCDs/PVA轉(zhuǎn)光膜，實現(xiàn)了黃綠光向紅光的轉(zhuǎn)光。與空白薄膜相比，該RCDs/PVA薄膜能促進綠豆芽生長。實驗結(jié)果表明，經(jīng)該轉(zhuǎn)光薄膜處理的綠豆芽植株鮮重增加10.4%、干重增加13.9%、葉綠素a的含量增加7.1%，紅光碳量子點作為轉(zhuǎn)光劑形成的抗氧化農(nóng)用膜在溫室蔬菜栽培中具有明顯增產(chǎn)潛力。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)專項的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131653
