近日，華南理工大學(xué)孫大文院士團(tuán)隊(duì)在《清潔生產(chǎn)雜志》（Journal of Cleaner Production）發(fā)表重磅綜述，系統(tǒng)闡釋了納米轉(zhuǎn)光劑（Light Conversion Agents, LCAs） 如何通過精準(zhǔn)調(diào)控光能，突破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)光照瓶頸，為綠色高效栽培提供全新解

決方案。

傳統(tǒng)光源的三大痛點(diǎn)

1. 能耗高：白熾燈、氣體放電燈壽命短、電耗巨大；

2. 光譜失配：太陽光中僅50%能被植物利用，紫外光（UV）甚至損傷DNA；

3. 控光困難：季節(jié)、緯度導(dǎo)致光照不穩(wěn)定，設(shè)施農(nóng)業(yè)補(bǔ)光成本高昂。

轉(zhuǎn)光劑作為納米級(jí)“光能翻譯器”，可將無效光轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)必需波段：

1.紫外光→藍(lán)光（葉綠素合成）

2.黃綠光→紅光（調(diào)控開花與產(chǎn)量）

3.近紅外光→可見光（提升光能利用率）

技術(shù)核心：五類納米材料驅(qū)動(dòng)光能革命

典型案例：

· 溫室“智能窗”：摻鈦納米膜（SrAl??O??:Ti3?）將綠光轉(zhuǎn)為紅光，大蒜產(chǎn)量顯著提升（Lin et al., 2020）；

· 水培“光肥料”：氮摻雜碳點(diǎn)使玉米根系碳水化合物增加66.43%，光合速率提升52.3%（Wang et al., 2021a）；

· 靶向“光農(nóng)藥”：利用害蟲趨光性，藍(lán)光/紅光組合可驅(qū)避瓜薊馬，減少化學(xué)農(nóng)藥使用（Murata et al., 2018）。

盡管前景廣闊，轉(zhuǎn)光劑商業(yè)化仍需突破：

1. 成本控制：稀土材料合成復(fù)雜，需開發(fā)廉價(jià)替代品；

2. 安全性驗(yàn)證：量子點(diǎn)中重金屬殘留、碳點(diǎn)在植物體內(nèi)代謝路徑需明確；

3. 標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用：不同作物需定制光配方，如藥用植物需特定光譜提升次生代謝物。

專家觀點(diǎn)：孫大文院士指出：“轉(zhuǎn)光劑本質(zhì)是‘光能精準(zhǔn)供給’，未來需與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）結(jié)合，動(dòng)態(tài)調(diào)控光配方，實(shí)現(xiàn)‘按需補(bǔ)光’。”

行業(yè)影響：可持續(xù)農(nóng)業(yè)的新引擎

轉(zhuǎn)光劑技術(shù)已展現(xiàn)三重價(jià)值：

1.環(huán)境友好：減少60%人工光源能耗，降低碳排放；

2.提質(zhì)增產(chǎn)：生菜維生素C含量提升22%，大豆耐旱性增強(qiáng)；

3.空間解放：垂直農(nóng)場(chǎng)、無土栽培借助轉(zhuǎn)光膜，實(shí)現(xiàn)城市農(nóng)業(yè)閉環(huán)。

全球布局：歐洲垂直農(nóng)場(chǎng)巨頭Infarm已試用轉(zhuǎn)光薄膜，中國多家農(nóng)業(yè)科技企業(yè)正推進(jìn)稀土轉(zhuǎn)光LED量產(chǎn)。

文獻(xiàn)來源：Yu et al., Journal of Cleaner Production 426 (2023) 138919