植物、農作物の成長を早める可能性「量子ドットフィルム」開発　GSアライアンス2023年3月8日

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GSアライアンスは、植物、農作物の成長を加速する可能性のある「量子ドットフィルム」を開発した。温室の窓や、ビニルハウスに貼り付けたり、植物工場のLED照明に載せたりすることで、植物や農作物の成長を加速させることが期待できる。

ガラス上の量子ドット。室内灯下 (左）と室内での紫外線照射下

植物がCO2を吸収し、太陽光の助けで酸素やデンプンを作る光合成だが、実際は太陽の光をすべて利用しているわけではなく、特に青色と赤色の光が光合成や植物の成長に効果がある。植物、葉が緑色に見えるのは、植物が光合成、成長に使っていない緑色の光を反射しているため。近年は、こうした分野の研究が進んでおり、例えばバラは白色、唐辛子は黄色、トマトはマゼンタ色の光により成長が加速することなども明らかになっている。

一方で量子ドットは、0.5～9nmという超微粒子サイズの物質で、量子化学、量子力学の法則に従う光学特性を示す。人為的に合成される物質でとても小さく、数十から数千の分子からなる物質であるため人工分子とも言われている。物質がこの大きさになると、電子のエネルギーは連続ではなくなり、量子閉じ込め効果と呼ばれる物理的現象により、エネルギーレベルは離れて分離していく。

同社は、これまでさまざまな量子ドット、量子ドット複合材料を研究開発、合成しており、このほど、同社の岩林弘久研究員と森良平博士（工学）は、紫外線、短波長の青色光を赤色に変化させる量子ドットフィルムを開発した。主に開発した量子ドットは、CIS（CuInS2）/ZnS量子ドットで、フィルムに塗布する前は水系で、製造工程においても環境に優しい素材となっている。

暗所における紫外線照射下での量子ドットフィルム

太陽光ではより多くの赤色の波長の光を利用でき、植物、農作物の成長が加速することが期待される。太陽光は一部紫外線を含んでおり、紫外線は人体に有害だが、その光を有効な赤色に変化させる。

この量子ドットフィルムを温室の窓や、ビニルハウスに貼り付けたり、植物工場のLED照明に載せたりすることで、植物、農作物の成長が加速されることが期待できる。また、それぞれの植物、農作物の種類に応じて、赤色以外の色に変化させる量子ドットフィルムを作れる可能性もある。同社は今後、実際の植物工場、農園での実証実験、事業化を進めるため、協業パートナーなどを探していく。

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