近日，中國農業科學院都市農業研究所與國內科研單位合作，開發了一種基于量子點技術轉紅光的功能性薄膜，可實現大棚內光質的優化，從而提高作物產量和品質、減少病蟲害。相關研究成果發表于《化學工程學報》（ Chemical Engineering Journal） 。

 

 

　　論文作者鄭胤建博士介紹，轉光薄膜是“光學農業”研究的重要方向之一。大棚轉光農膜的構建需要有良好耐候性、優異轉光特性的農膜轉光劑，其中碳點類發光材料由于其優良的光學性能、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象，嚴重限制了其在農業薄膜領域的應用。

 

　　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，揭示了紅光碳量子點的熒光主要來源于碳量子的表面態發光，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轉光膜，實現了黃綠光向紅光的轉光。與空白薄膜相比，該RCDs/PVA薄膜能促進綠豆芽生長。實驗結果表明，經該轉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光劑形成的抗氧化農用膜在溫室蔬菜栽培中具有明顯增產潛力。

 

　　該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發專項的資助。

 

　　相關論文信息：//doi.org/10.1016/j.cej.2021.131653