【材料】氧化石墨烯生态新功能：增强土壤水分输运并促进植物生长

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纳米材料凭借其独特而优异的性能在众多领域（如航天航空、电子、医药等）表现出潜在的应用价值，在农业方面的应用也逐渐成为研究热点。农作物作为生态系统中的重要生产者为其他物种提供食物，并利用光合作用固定二氧化碳。高发芽率是高产量的先决条件，许多研究表明，纳米颗粒和碳纳米管可以通过进入种子提高种皮的穿透性并促进水通道蛋白的表达，最终提高农作物的发芽率，但该作用机理可导致纳米材料在作物中积累，从而带来食品安全问题。

近日，清华大学的朱宏伟教授课题组成功利用氧化石墨烯收集、运输水分的特性提高菠菜和香葱的发芽率。氧化石墨烯是石墨烯的重要衍生物，其表面含有大量的含氧官能团，因而可以溶解于很多溶剂中拓宽其应用范围。利用氧化石墨烯水溶液浇灌的土壤种植菠菜和香葱可以达到早发芽、多发芽的效果，且培育的菠菜生长速度快。对植物根表面及内部细胞的表征并未发现氧化石墨烯片的粘附和侵入，从而确保了氧化石墨烯的无毒性。氧化石墨烯可以促进农作物发芽主要是由于表面的sp³-sp² 共混结构发挥了重要作用。含氧官能团结构（sp³）具有极强的亲水性，起到收集水、土壤保湿的作用。原有的石墨烯碳结构（sp²）具有疏水性能，可以实现水的超快传输，为作物的生长提供水分。

该工作利用氧化石墨烯独特的亲水-疏水结构为农作物提供充足的水分，提高了农作物的发芽率。在这一过程中，氧化石墨烯作为农作物的水分运输者，仅在土壤中发挥作用，而不会对作物产生毒性。氧化石墨烯在促进农作物生长方面具有潜在的应用价值。相关成果发表在Nano Research 上，第一作者为清华大学材料学院的博士生何艺佳，该项目获得北京市自然科学基金的资助。

该论文作者为：Yijia He, Ruirui Hu, Yujia Zhong, Xuanliang Zhao, Qiao Chen and Hongwei Zhu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Graphene oxide as a water transporter to promote germination of plants in soil

Nano Res., 2017, DOI: 10.1007/s12274-017-1810-1

导师介绍

朱宏伟

http://www.x-mol.com/university/faculty/17890

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