光学农业团队

1、团队简介：

华南农业大学“光学农业科研”团队，依托华南农业大学农林学科的优势和特色，坚持以应用为导向的研究理念，从宏观和微观两个层次开展发光材料与现代农业应用的结合，提出了“光学农业”新概念，主要围绕现代设施农业开展稀土发光材料、碳量子点、荧光玻璃陶瓷等材料在设施农业及人工植物光源等领域的应用基础研究。近年来，本团队在Chem. Rev., Adv. Mater., Angew, Light-sci. Appl.等国际期刊发表SCI论文100多篇，获省部级以上奖励6项，授权专利20多件，获得包括国家自然科学基金在内的各类项目20余项。

2、构成：

团队负责人雷炳富教授为材料与能源学院院长，广东省高等学校珠江学者特聘教授。团队现有4人，其中教授1名、副教授3名，博士生导师1人，硕士生导师4人。

3、平台：

广东省光学农业工程技术研究中心，光学农业广州市重点实验室。

光学农业团队科研平台

4、论文：近5年共发SCI论文123篇，其中中科院1区论文11篇。其中代表工作如下：

[1] Wei Li, Gabriele S. Kaminski Schierle, Bingfu Lei*, Yingliang Liu, and Clemens F. Kaminski*. Fluorescent nanoparticles for super-resolution imaging. Chemical Reviews, 2022, 122, 12495.

[2] Wei Li, Junjie Lin, Wanyi Huang, Qingrou Wang, Haoran Zhang, Xuejie Zhang, Jianle Zhuang, Yingliang Liu, Songnan Qu, Bingfu Lei*. Delivery of luminescent particles to plants for information encoding and storage. Light: Science & Applications, 2024, 13, 217.

[3] Wei Li, Yixin Wang, Bingzhe Wang, Kaixin Lu, Wenxiao Cai, Junjie Lin, Xiaoman Huang, Haoran Zhang, Xuejie Zhang, Yingliang Liu, Yeru Liang,* Bingfu Lei,* and Songnan Qu*. Enhanced light-harvesting and energy transfer in carbon dots embedded thylakoids for photonic hybrid capacitor applications. Angewandte Chemie International Edition, 2024, 136, e202308951.

[4] Baoling Tang, Xinquan Zhou, Tianrui Li, Liang Li, Haoran Zhang, Maxim S. Molokeev, Nicolay Golovnev, Zhiguo Xia*, Bingfu Lei*. Manipulation of Upconversion Luminescence in Heavily Lanthanide-Doped Halide Double Perovskites for Optical Information Storage. Laser & Photonics Review, 2024, 2400468.

[5] Xikun Zou, Xiaojun Wang, Haoran Zhang, Yanyun Kang, Xian Yang, Xuejie Zhang*, Maxim S. Molokeev, Bingfu Lei*. A highly efficient and suitable spectral profile Cr³⁺-doped garnet near-infrared emitting phosphor for regulating photomorphogenesis of plants. Chemical Engineering Journal, 2022, 428, 132003.

[6] Yanjuan Li, Zhonghou Tang, Zhiyuan Pan, Ruigang Wang*, Xiao Wang, Peng Zhao, Ming Liu, Yixia Zhu, Chong Liu, Weichi Wang, Qiang Liang, Jia Gao, Yicheng Yu, Zongyun Li, Bingfu Lei*, Jian Sun*, Calcium-Mobilizing Properties of Salvia miltiorrhiza-Derived Carbon Dots Confer Enhanced Environmental Adaptability in Plants. ACS Nano, 2022, 16(3), 4357-4370.

[7] Jianying Chen, Wei-Ren Liu, Yanjuan Li, Xikun Zou, Wei Li, Jiarong Liang, Haoran Zhang, Yingliang Liu, Xuejie Zhang, Chaofan Hu, Bingfu Lei*. Architecting ultra-bright silanized carbon dots by alleviating the spin-orbit coupling effect: a specific fluorescent nanoprobe to label dead cells. Chemical Engineering Journal, 2022, 428, 131168.

[8] Dongna Li, Erfeng Kou, Wei Li, Haoran Zhang, Xuejie Zhang, Jianle Zhuang, Yingliang Liu, Chaofan Hu, Yinjian Zheng, Qichang Yang*, Bingfu Lei*. Oxidation-induced quenching mechanism of ultrabright red carbon dots and application in antioxidant RCDs/PVA film. Chemical Engineering Journal, 2022, 428, 131168.

[9] Weibin Chen, Wei Li, Xuejie Zhang, Chonggeng Ma, Zhiguo Xia*, Bingfu Lei*. Carbon dots embedded in lead-free luminescent metal halide crystals toward single-component white emitters. Science China-Materials. 2022, 65(10), 2802-2808.

[10] Juqing Li, Yanhong Fan, Tongtong Xuan, Haoran Zhang, Wei Li, Chaofan Hu, Jianle Zhuang, Ru-Shi Liu*, Bingfu Lei*, Yingliang Liu*, Xuejie Zhang*, In situ growth of high-quality CsPbBr₃ quantum dots with unusual morphology inside a transparent glass with a heterogeneous crystallization environment for wide gamut displays, ACS Applied Materials & Interfaces, 2022, 14, 30029–30038.

(1) 发光标签实现植物体内信息存储和编码

科研团队在Nature旗下光学领域顶级期刊Light: Science & Applications发表了标题为Delivery of luminescent particles to plants for information encoding and storage的研究论文。该研究创新型地利用了H₃PO₄封装的铝酸锶颗粒作为发光标签，通过微针贴片将其输送到植物体内，该发光标签能够在植物生长过程中嵌入植物内部，并实现了信息编码和存储的实践性应用。

(2) 半人工光合系统的构建用于生物光伏电池

科研团队在化学领域顶级期刊Angewandte Chemie International Edition 上发表了题为Enhanced light-harvesting and energy transfer in carbon dots embedded thylakoids for photonic hybrid capacitor applications的研究论文(VIP paper)。该研究利用光吸收碳点和天然类囊体实现太阳能的收集和储存，基于复合生物光合系统的光电转换、制备得到一种新型光充电锌离子混合电容器。该光子混合电容器显示出光电转换和储存特性，在光照下光充电电压响应至约1.2V，并显著增强了144%的电容。

(3) 荧光纳米粒子用于超分辨成像

科研团队在化学领域顶级期刊Chemical Reviews (IF=51.4) 发表了题为Fluorescent Nanoparticles for Super-Resolution Imaging的综述论文(封面文章，ESI高被引)。该综述概述了不同的超分辨率成像方法，并讨论了它们对荧光纳米颗粒性能的要求。接着，详细回顾了每种纳米颗粒类别在这些应用中的特点、优势与劣势，并列举了其在多种生物系统中的应用实例。此外，我们展望了该领域的未来发展方向，并探讨了材料科学在开发用于多重亚细胞成像的纳米分辨率探针中的潜力。

(4) 远红光荧光粉应用于LED植物照明

科研团队在Chemical Engineering Journal上发表了题为A highly efficient and suitable spectral profile Cr³⁺-doped garnet near-infrared emitting phosphor for regulating photomorphogenesis of plants的研究论文。该研究以石榴石结构Gd₃Ga₅O₁₂为初始基质，通过阳离子取代策略，成功制备出新型远红光荧光粉Gd_2.4Lu_0.6Ga₄AlO₁₂:Cr³⁺，其发射光谱轮廓与植物远红光光敏色素吸收带高度匹配，且具有较高的发光外量子效率及优异的发光热稳定性，制备的pc-NIR LED器件对植物的形态建成具有明显的调控作用。

5、授权专利：

[1] 一种介孔氧化铝限域的窄带绿光碳点复合荧光粉的制备方法及其在液晶背光源中的应用

[2] 一种具有光动力治疗和杀菌功能的新型荧光纳米材料的制备方法和应用

[3] 近红外荧光粉及其制备方法、用于火龙果补光的发光装置

[4] 一种红色荧光碳点转光膜及其制备方法和应用

[5] 一种二氧化钛-叶绿素复合物及其制备方法和应用

[6] 一种水溶性绿色荧光硅烷化碳点的制备方法及其应用

[7] 一种宽色域显示用铯铅溴钙钛矿量子点荧光玻璃及其制备方法和应用

[8] 一种高发光量子效率CsPbBr3钙钛矿量子点玻璃及其制备方法和应用

6、教研获奖及项目立项情况

科研获奖情况

[1] 广东省珠江学者特聘教授（2018）

[2] 广东省自然科学二等奖（2021） 新型碳材料微纳结构调控和性能研究

[3] 广东省科学技术二等奖（2018） 长余辉发光材料新体系的研发、纳米化、表面修饰和应用

[4] 广东省农业技术推广三等奖（2019） 安全高效的光学农业技术示范推广

[5] 中国商业联合会科技进步一等奖（2019） 纳米硫酸钡与转光材料制备技术创新与产业化应用

项目立项情况：

[1] 国家自然科学基金面上项目，52472161，基于结构演变规律的稀土掺杂氟氧化物固溶体荧光粉研究及其植物照明应用，2025/01-2028/12

[2] 国家自然科学基金面上项目，52372147，玻璃内部CsPbBr₃量子点表面钝化及其光热稳定性提升机制研究，2024/01-2027/12

[3] 国家自然科学基金面上项目，12274144，面向都市农业植物照明应用的Cr³⁺掺杂远红光发光材料设计与性能优化研究，2023/01-2026/12

[4] 国家自然科学基金青年项目，5210020655，荧光碳点的制备及其调控植物光合作用的机制研究，2022/01-2024/12

[5] 广东省科技厅省重点领域研发计划，基于云平台的荔枝智慧育种与栽培关键技术研究及集成示范，2021/05-2024/05

[6] 广东省科技厅科技特派员扶贫专项，蔬菜种植技术服务与推广，2021/12-2024/11

[7] 广东省自然科学基金-面上项目，2022A1515010452，荧光碳点的转光性能研究及在植物光合作用中的应用，2022/01-2024/12

[8] 广东省自然科学基金面上项目，2022A1515010229,面向LED植物照明应用的稀土掺杂氟氧化物固溶体荧光粉的合成及发光性能演变机制研究，2022/01-2024/12 

[9] 广东省自然科学基金面上项目，2021A1515012613，面向植物照明用Cr3+掺杂远红光荧光粉的制备及发光性能调控研究，2021/01-2023/12

7、育人成果：

[1] 第三届全国高校教师教学创新大赛   三等奖   2023年

[2] 第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛   国家级银奖   2022年

[3] 华南农业大学教学成果奖   二等奖   2021年

8、团队寄语：

在华南农业大学的沃土上

光学农业科研团队正扬帆起航

发光材料，如魔法般神奇

促进植物生长，提高作物产量

我们欢迎有志青年加入团队，一起探索，一起成长，

在光的引领下，追逐梦想，成就梦想