北海道大學研究生院工學研究院教授長谷川靖哉、該大學創成研究機構化學反應創成研究據點（WPI-ICReDD）特任助教莊司淳、該大學研究生院農學研究院教授鈴木卓、講師齋藤秀之等人組成的研究團隊，全球首次成功研發出了一種新型光波長轉換材料，將其塗布在透明薄膜上後，並證實使用該薄膜對植物成長具有促進效果。
使用不同得薄膜，落葉松成長情況的比較。右爲光波長轉換薄膜。左爲普通農業薄膜。（供圖：北海道大學）
植物的成長需要光，紅光是葉綠素吸收的可有效利用的光。另一方面，已知紫外線會對多種生物造成傷害。因此，將太陽光中的紫外線轉換爲紅光的光波長轉換材料，作爲一種提升植物生產的技術而受到關注。
研究團隊此前一直在研發強發光性稀土錯合物。其中，銪錯合物在可見範圍内不吸收光，只吸收紫外線，能高效地轉換爲紅光，因此研究團隊認爲其可用作植物生產的光波長轉換材料，由此研發出了塗有銪錯合物的透明光波長轉換薄膜，並用其培育了蔬菜和樹木。
光波長轉換薄膜是將發光銪錯合物Eu（hfa）3（TPPO）2與透明劑TDMPPO混合製成的。將該混合溶液塗布在市售的農業薄膜上，可輕鬆實施薄膜化。該薄膜具有不遮擋可見光的透明性，在紫外線照射下會發出強烈紅光，所以能將太陽光的紫外線轉換爲紅光。研究團隊將該光波長轉換薄膜用於培育蔬菜（瑞士甜菜）和樹木（落葉松）。
在日照時數較短的冬季，水耕的瑞士甜菜在光波長轉換薄膜下，成長表現出顯著差異。經過約60天的培育，瑞士甜菜高度達普通農業薄膜的1.2倍，重量達1.4倍。
落葉松的培育在光波長轉換薄膜下也表現出顯著差異，應答苗高增長1.2倍，重量增加1.4倍。成長促進效果相當於縮短了一年育苗期。
雖然此前已有使用光波長轉換材料培育植物的研究，但使用塗布型光波長轉換材料，並證實確實能夠促進蔬菜和樹木成長尚屬全球首次。
莊司特任助教表示：「進行光合作用的不僅有蔬菜和樹木，還有花、穀物、細菌和藻類等多種多樣的生物，根據其種類和成長程序的不同，所需的光波長也會發生變化。結合光合作用生物的成長培育，研發兼顧光波長平衡的發光材料，也是未來研究的重點。此外，此次是在塑膠大棚内進行植物培育的，將來或許能實施在紫外線更強的宇宙環境下隊形變換農業的夢想。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Scientific Reports
論文：Plant growth acceleration using a transparent Eu3+-painted UV-to-red conversion film
DOI：10.1038/s41598-022-21427-6
