近日，10bet官网中文_bet十博体育app-【中国科学院】@材料与能源学院雷炳富教授领衔的“光学农业”研究团队在发光材料与植物互作领域取得重大突破，两项创新性研究成果分别发表Cell子刊Matter （影响因子17.5）与Nature子刊Light: Science & Applications（影响因子23.4）。这两项研究成果是“光学农业”理念的系列实践，表明化学、材料科学等基础学科可在“跳出农业服务农业”模式下发挥基础和支撑作用。
雷炳富教授团队通过材料设计、表界面调控、光学检测和植物生理等多学科方法的系统整合，为解决农业应用中存在的实际难题提供材料支持和方法创新，也开拓了“材料-植物”互作研究的新范式。
全球首创太阳光充电多色发光植物
发表于Cell子刊Matter题目为“Sunlight-powered multicolor and uniform luminescence in material-engineered living plants”的研究工作中，聚焦于全球首例太阳光驱动多色发光活体植物的研发。长期以来，发光植物研究面临发光效率低、颜色单一、技术复杂等瓶颈。雷炳富教授团队另辟蹊径，从材料结构调控与植物解剖特性相结合的角度入手，巧妙利用多肉植物叶片特有的高对称、低空隙结构作为“天然高速公路”，成功实现微米级长余辉颗粒在活体植物中的快速输送与均匀分布。该技术克服了传统纳米颗粒易团聚、余辉减弱等问题，首次制备出可应用于弱光照明场景的多色发光植物。
所获得的发光植物展现出卓越性能：仅需照射自然光2分钟，即可实现长达2小时的余辉发光，并具备良好的循环稳定性。由56株该类植物构建的“发光植物墙”，在黑暗环境下可提供弱光照明，其亮度跟一米开外蜡烛的亮度差不多，能够辨别人脸细节，在景观装饰、室内补光及应急照明等领域具有广阔应用前景。该研究不仅为绿色光源开发提供了全新路径，也充分表明材料、化学与植物生理学的交叉融合能够催生新的突破。
基于多色长余辉发光材料制备的多色发光植物
该论文于2025年8月27号见刊，第一作者为2022级硕士生刘舒婷，通讯作者分别为10bet官网中文_bet十博体育app-【中国科学院】@的雷炳富教授、张学杰副教授以及中山大学附属第三医院邹睿副研究员。该研究成果先后被Nature、Science、The New York Times、英国BBC网站等国际媒体，以及国内众多公众号报道。
相关论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102370
https://www.nature.com/articles/d41586-025-02740-2
https://www.science.org/content/article/glow-dark-particles-let-succulents-shine-dark
https://www.nytimes.com/2025/08/27/science/glowing-succulents.html
https://www.bbc.co.uk/newsround/articles/czd0zg7y491o
发光标签实现植物体内信息存储和编码
发表于Nature子刊Light: Science & Applications题目为“Delivery of Luminescent Particles to Plants for Information Encoding and Storage”的研究工作中，面向智慧农业发展过程中植物信息标记与管理的核心技术需求，团队创新提出基于长余辉光学标签的植物体内信息存储与编码系统。该研究利用磷酸包覆改性后的铝酸锶颗粒作为发光标记材料，通过微针贴片技术将其植入植物叶片，形成稳定、高信噪比的发光阵列标签，并开发出一套配套的成像识别与物联网信息管理平台。
基于长余辉光学标签的植物体内信息存储与编码系统
这些植入体内的光学标签不仅对植物生长和生理指标无显著不良影响，还能在27天内保持78%以上的初始发光强度，表现出优异的生物相容性与环境稳定性。以此为基础构建的智能信息识别平台，通过定制成像系统识别叶片上的发光编码，将光学信号转换为二进制数据，并与云端预设信息匹配，从而实现对植物生理状态、栽培历史等“身份信息”的长期、无损存储与读取。这项技术为将来大规模农业物联网系统中单株植物的全程溯源与智能管理奠定了坚实基础。
该论文于2024年8月28号见刊，第一作者为材料与能源学院李唯副教授，通讯作者为雷炳富教授。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41377-024-01518-x
文图/材料与能源学院 张学杰
