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新型转红光功能薄膜有望提高温室蔬菜增产潜力

来源:设施园艺光生物学与光环境调控创新团队 发布时间:2021-08-17 作者:郑胤建 点击数:

  最近,中国农业科学院都市农业研究所与国内科研单位合作,开发了一种基于量子点技术转红光的功能性薄膜,可实现大棚内光质的优化,从而提高作物产量和品质、减少病虫害。相关研究成果发表在《化学工程学报(Chemical Engineering Journal)》上。

图1 RCDs 的制备形成及抗氧化RCDs/PVA 转光膜的作用原理

图2 对照组和实验组绿豆芽的生长情况

  据郑胤建博士介绍,转光薄膜是“光学农业”研究的重要方向之一。大棚转光农膜的构建,需要有良好耐候性、优异转光特性的农膜转光剂,其中碳点类发光材料由于其优良的光学性能、水溶性及低生物毒性,成为该研究方向的热门材料之一。但是,至今报道的大部分碳点材料,在阳光照射下,均存在光衰或光分解现象,严重限制了其在农业薄膜领域的应用。

  为此,研究团队首先采用邻苯亚胺和盐酸多巴胺为原料,采用一步水热合成法,成功制备了红光碳量子点(RCDs),能够吸收紫外光和黄绿光,发射550-800 纳米的红光,量子效率高达78.3%,通过EPR、FT-IR、XPS和荧光光谱等表征技术,揭示了红光碳量子点的荧光主要来源于碳量子的表面态发光,证明了红光碳量子点的荧光猝灭是由于其表面被氧化所致。研究团队提出了对应的抗氧化策略,获得了抗拉伸性能良好且具有抗氧化能力的抗氧化RCDs/PVA转光膜,实现了黄绿光向红光的转光。与空白薄膜相比,该RCDs/PVA薄膜能促进绿豆牙的生长,实验结果表明,经该转光薄膜处理的绿豆牙植株鲜重增加10.4%、干重增加13.9%、叶绿素a的含量增加7.1%,红光碳量子点作为转光剂形成的抗氧化农用膜在温室蔬菜栽培中具有明显增产潜力。

  该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发专项的资助。

  原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131653