變廢為寶，新型碳基納米材料助力農業應用

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院副研究員高翔團隊聯合上海交通大學教授楊琛團隊，在《通訊-材料》上發表最新研究成果，團隊成功研發了一種以農業廢棄物生物質為原料合成的碳基納米材料——碳量子點（CDs），并將其用于增強植物的光合作用中。據了解，《通訊-材料》是《自然》出版集團旗下專注于材料科學領域與通信技術交叉研究的國際學術期刊。

　　光合作用是指植物、藻類和藍細菌利用太陽能將二氧化碳和水轉化為氧氣和有機物的過程，為地球上幾乎所有生命提供了食物和能量。然而，天然光合作用以葉綠素等光合色素來捕獲利用光能，但葉綠素僅能吸收太陽光譜中的可見光部分，且對綠光的吸收效率較低，植物光合作用效率較通常不到1%。隨著全球氣候變化和糧食需求的增加，提高光合作用效率成為科學研究的重要方向。

　　在該研究中，高翔團隊利用秸稈、葉片和雜草等農業廢棄生物質，開發了功能化納米碳量子點材料（CDs）。該材料不僅可以將植物無法吸收的紫外光、吸收效率低的綠光轉換為紅光（光譜轉換器），還能夠將吸收的光子激發產生電子，為光合電子傳遞鏈提供額外的電子（光電轉化劑）。

碳基納米材料溶液噴施植物葉片上 研究團隊供圖

　　團隊將這種新型農業生物質碳量子點添加至藍藻液體培養基中或噴施在植物上，實驗結果表明，藍藻的二氧化碳固定率提高了2.4倍，甘油的產量增加了2.2倍，而擬南芥的植物生物量則提高了1.8倍，這一結果充分展示了碳量子點在提高光合效率和植物生長方面的巨大潛力。通過技術經濟分析顯示，這種基于農業廢棄生物質合成的碳量子點材料不僅表現出了出色的光能吸收利用能力，還具備低成本和高生物相容性的優勢，展示了在未來農業生產和光驅生物制造領域的應用前景。

碳基納米材料溶液自然光下放置（左）以及在紫外光照射下發出紅光（右）研究團隊供圖

　　研究人員介紹，該研究開發的新技術不僅能夠提高光合作用效率，還能將農業廢棄生物質回收利用，在改善植物生長的同時為環境保護做出貢獻，為農業領域的創新提供潛在的解決思路。目前，研究團隊基于該技術已申請發明專利并進入成果轉化階段，推動該技術在農業中的應用示范。另外，高翔團隊已與多個團隊基于該研究成果進一步開展合作，初步實驗顯示，該納米材料對浮萍、花生、玉米和大豆等農作物的生長具有不同程度的促進作用，目前正在計劃開展戶外大田實驗。

　　相關論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43246-025-00763-w