นาโนวัสดุชนิดใหม่อาจช่วยเร่งการเจริญเติบโตของพืชได้

ความก้าวหน้าครั้งนี้ประสบความสำเร็จโดยนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีขั้นสูงเซินเจิ้น ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ร่วมกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเจียวทงเซี่ยงไฮ้ ผลการวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Communications Materials

วัสดุใหม่ที่เรียกว่าจุดควอนตัมคาร์บอนใช้ผลิตภัณฑ์อินทรีย์ที่เป็นของเสีย เช่น ฟาง ใบไม้ และวัชพืชเป็นพื้นฐานในการสังเคราะห์ จากการศึกษาพบว่าจุดควอนตัมเหล่านี้มีความสามารถในการแปลงแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งโดยทั่วไปพืชจะไม่ดูดซับ และแสงสีเขียว ซึ่งดูดซับด้วยประสิทธิภาพต่ำ ให้เป็นแสงสีแดง การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้พืชสามารถดูดซับแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการสังเคราะห์แสงได้อย่างมาก การวิจัยอธิบายว่าจุดควอนตัมคาร์บอนทำได้โดยการกระตุ้นอิเล็กตรอนจากโฟตอนที่ดูดซับ จึงส่งอิเล็กตรอนเพิ่มเติมไปยังห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนของการสังเคราะห์แสง

ในการทดลอง นักวิจัยได้ผสมนาโนวัสดุเข้ากับอาหารเลี้ยงเชื้อของเหลวของไซยาโนแบคทีเรียและนำไปใช้กับพืชโดยตรง ผลการทดลองบ่งชี้ว่าการเติบโตและอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอย่างน่าพอใจ โดยไซยาโนแบคทีเรียที่ผลิตกลีเซอรอลมีอัตราการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น 2 เท่า พร้อมกับการผลิตกลีเซอรอลที่เพิ่มขึ้น 2.4 เท่า ในขณะเดียวกัน ชีวมวลของพืชจำลอง Arabidopsis ก็เพิ่มขึ้น 2 เท่า

การศึกษานี้ได้สรุปข้อดีเพิ่มเติมของวัสดุนี้ โดยเน้นที่ต้นทุนการผลิตที่ต่ำและความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง ซึ่งชี้ให้เห็นว่าวัสดุนี้อาจมีบทบาทสำคัญในแนวทางปฏิบัติด้านการเกษตรในอนาคต ตลอดจนในกระบวนการผลิตทางชีวภาพที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ การทดลองเบื้องต้นยังระบุถึงประสิทธิภาพในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชต่างๆ รวมถึงผักตบชวา ถั่วลิสง ข้าวโพด และถั่วเหลืองอีกด้วย

ในอนาคต ทีมวิจัยได้แสดงเจตนาที่จะทำการทดลองภาคสนามเพิ่มเติมเพื่อพิสูจน์ศักยภาพของจุดควอนตัมคาร์บอนในสถานการณ์เกษตรกรรมในโลกแห่งความเป็นจริง การพัฒนานี้อาจเสนอแนวทางที่มีแนวโน้มดีในการเพิ่มผลผลิตพืชผลพร้อมๆ กับการแก้ไขปัญหาบางประการที่เกี่ยวข้องกับความยั่งยืนของภาคเกษตรกรรม