特表2024-541159植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を向上させる方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-08
(54)【発明の名称】植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を向上させる方法
(51)【国際特許分類】
A01G 7/06 20060101AFI20241031BHJP
C05D 9/00 20060101ALI20241031BHJP
A01G 7/00 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
A01G7/06 A
C05D9/00
A01G7/00 604Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023575832
(86)(22)【出願日】2023-07-19
(85)【翻訳文提出日】2024-02-08
(86)【国際出願番号】 CN2023108090
(87)【国際公開番号】W WO2024078082
(87)【国際公開日】2024-04-18
(31)【優先権主張番号】202211248348.3
(32)【優先日】2022-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514262886
【氏名又は名称】江南大学
【氏名又は名称原語表記】ＪＩＡＮＧＮＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． １８００ Ｌｉｈｕ Ａｖｅｎｕｅ， Ｂｉｎ Ｈｕ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｗｕｘｉ， Ｊｉａｎｇｓｕ， Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】王震宇
(72)【発明者】
【氏名】王伝洗
(72)【発明者】
【氏名】曹雪松
(72)【発明者】
【氏名】楽楽
【テーマコード（参考）】
2B022
4H061
【Ｆターム（参考）】
2B022AA01
2B022EA01
2B022EA10
2B022EB06
4H061AA01
4H061CC11
4H061EE01
4H061EE25
4H061EE27
4H061HH23
4H061JJ02
4H061KK02
4H061LL15
(57)【要約】
本発明は、植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を向上させる方法を開示し、肥料技術分野に属する。本発明による植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を改善する方法は、ＮａｎｏＳｉとＣＤｓを調製し、得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得することを含む。本発明で得られたＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの付着能力はＣＤｓに対して５０．６％～７９．８％向上し、耐雨能力は１ｃｍ向上し、葉面にＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓを噴霧した後、トウモロコシの光合成はＣＤｓに対して１１０％～１４０％向上し、バイオマス量は２～４倍であり、作用の有効期間は１０日以上延長する。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を改善する方法であって、アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含み、
ステップ（１）における前記混合物において、脱イオン水に対するオルトケイ酸テトラエチルの体積分率は６％であり、
ステップ（１）において、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続ける過程で、レゾルシノールの添加量は混合物におけるレゾルシノールの２倍の量であり、ホルムアルデヒドの添加量は混合物におけるホルムアルデヒドの２倍の量であり、
ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉに対するエタノールの使用量は４５０ｍＬ／１００ｍｇであり、
ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉとカーボンドットＣＤｓとの質量比は１：１であり、
ステップ（２）において、ゆっくり撹拌する回転速度は１５０ｒｐｍであることを特徴とする、植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を改善する方法。
【請求項2】
植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料の調製方法であって、アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含み、
ステップ（１）における前記混合物において、脱イオン水に対するオルトケイ酸テトラエチルの体積分率は６％であり、
ステップ（１）において、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続ける過程で、レゾルシノールの添加量は混合物におけるレゾルシノールの２倍の量であり、ホルムアルデヒドの添加量は混合物におけるホルムアルデヒドの２倍の量であり、
ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉに対するエタノールの使用量は４５０ｍＬ／１００ｍｇであり、
ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉとカーボンドットＣＤｓとの質量比は１：１であり、
ステップ（２）において、ゆっくり撹拌する回転速度は１５０ｒｐｍであることを特徴とする、植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料の調製方法。
【請求項3】
植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を改善する方法であって、アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含むことを特徴とする、植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を改善する方法。
【請求項4】
植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料の調製方法であって、アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含むことを特徴とする、植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料の調製方法。
【請求項5】
ステップ（１）における前記混合物において、脱イオン水に対するオルトケイ酸テトラエチルの体積分率は６％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項6】
ステップ（１）において、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続ける過程で、レゾルシノールの添加量は混合物におけるレゾルシノールの２倍の量であり、ホルムアルデヒドの添加量は混合物におけるホルムアルデヒドの２倍の量であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項7】
ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉに対するエタノールの使用量は４５０ｍＬ／１００ｍｇであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項8】
ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉとカーボンドットＣＤｓとの質量比は１：１であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項9】
ステップ（２）において、ゆっくり撹拌する回転速度は１５０ｒｐｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項10】
請求項１又は２に記載の方法により取得された植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料。
【請求項11】
請求項３又は４に記載の方法により取得された植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料。
【請求項12】
請求項１に記載の方法の農業生産量を向上させるための応用。
【請求項13】
請求項１０に記載のナノ複合材料の農業生産量を向上させるための応用。
【請求項14】
請求項１１に記載のナノ複合材料の農業生産量を向上させるための応用。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、具体的に、植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を向上させる方法に関し、肥料技術分野に属する。
【背景技術】
【0002】
現在、食糧の需要量が顕著に増大しているが、作物の理想的な生産量が実現できないと共に、一般的には、深刻な環境問題が引き起こされている。近年は、農業におけるナノ材料の応用が更に普及し、ここで、ナノ材料の環境負荷がより小さいため、それ自体の特性から、粒径が小さく、活性がより強く、生物学的有効性がより高いことにより、ナノ農薬と肥料の利用効率は従来の農肥に対して１０％～３０％向上し、更に高い利用効率は、材料の散布の仕方により決定され、一般的には、葉面に噴霧することは、根に散布することより、効率が１０％～４０％程度高くなる。そのため、上記材料の生物学的有効性の観点から、農業生産量の危機を解決するための信頼できるアイデアを提供することができる。しかし、葉面に材料を噴霧すると、材料が転落するかもしれないため、葉面における材料の捕集率を更に向上させることで、材料の生物学的有効性を更に向上させることができる。
【発明の概要】
【0003】
以上の技術的課題と応用目的に鑑み、本発明の目的は、ナノ材料の生物学的有効性を向上させて改善することである。
【0004】
本発明の技術的解決手段は、
植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を改善する方法を提供し、
アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含む。
植物の葉面におけるナノ材料の生物学的有効性を改善する方法を提供し、
アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含む。
【0005】
植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料の調製方法を提供し、
アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含む。
アンモニア水、脱イオン水、エタノール、ホルムアルデヒド溶液とレゾルシノールを混合し、均一に撹拌した後、オルトケイ酸テトラエチルを添加し、撹拌して混合物を取得してから、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続け、撹拌して反応させ、終了後、遠心分離、固体収集、洗浄、乾燥、焼成により、ＮａｎｏＳｉを取得するステップ（１）と、
得られたＮａｎｏＳｉをエタノールに溶解させてから、カーボンドットＣＤｓを添加し、溶液が揮発するまで、溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノ複合材料Ｎａｎｏ－ＣＤｓを取得するステップ（２）と、を含む。
【0006】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）における前記混合物において、アンモニア水の濃度は２８ｗｔ％である。
【0007】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）における前記混合物において、アンモニア水、脱イオン水、エタノールの体積比は３：１０：７０である。
【0008】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）における前記混合物において、ホルムアルデヒド溶液は３７ｗｔ％の水溶液である。
【0009】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）における前記混合物において、ホルムアルデヒド溶液と脱イオン水との質量比は（０．２５～０．３）：１０である。
【0010】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）における前記混合物において、レゾルシノールの脱イオン水に対する添加量は０．２ｇ／１０ｍＬである。
【0011】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）における前記混合物において、脱イオン水に対するオルトケイ酸テトラエチルの体積分率は６％である。
【0012】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）において、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続ける過程で、レゾルシノールの添加量は混合物におけるレゾルシノールの２倍の量である。
【0013】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）において、混合物にホルムアルデヒドとレゾルシノールを添加し続ける過程で、ホルムアルデヒドの添加量は混合物におけるホルムアルデヒドの２倍の量である。
【0014】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）において、焼成は、５５０℃で５時間連続的に焼成することがある。
【0015】
本発明の一実施形態において、ステップ（１）は、
アンモニア水（２８ｗｔ％、３ｍＬ）、脱イオン水（１０ｍＬ）とエタノール（ＡＲ、９５％、７０ｍＬ）を、ホルムアルデヒド溶液（３７ｗｔ％、０．２８ｇ）とレゾルシノール（０．２ｇ）で構成される溶液に添加し、室温で、５００ｒｐｍの速度で混合物を６時間磁気撹拌してから、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、ＡＲ、＞９８％、０．６ｍＬ）を添加して３０分撹拌した後、レゾルシノール（０．４ｇ）とホルムアルデヒド溶液（３７ｗｔ％、０．５６ｇ）を添加し、混合溶液を２時間撹拌することにより、４０００ｒｐｍの速度で固体を１０分遠心分離し、エタノールで洗浄し、５０℃で乾燥させることと、最後に、得られた固体を５５０℃（加熱速度は２℃／分である）で５時間連続的に焼成してＮａｎｏＳｉを取得することと、を具体的に含む。
アンモニア水（２８ｗｔ％、３ｍＬ）、脱イオン水（１０ｍＬ）とエタノール（ＡＲ、９５％、７０ｍＬ）を、ホルムアルデヒド溶液（３７ｗｔ％、０．２８ｇ）とレゾルシノール（０．２ｇ）で構成される溶液に添加し、室温で、５００ｒｐｍの速度で混合物を６時間磁気撹拌してから、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、ＡＲ、＞９８％、０．６ｍＬ）を添加して３０分撹拌した後、レゾルシノール（０．４ｇ）とホルムアルデヒド溶液（３７ｗｔ％、０．５６ｇ）を添加し、混合溶液を２時間撹拌することにより、４０００ｒｐｍの速度で固体を１０分遠心分離し、エタノールで洗浄し、５０℃で乾燥させることと、最後に、得られた固体を５５０℃（加熱速度は２℃／分である）で５時間連続的に焼成してＮａｎｏＳｉを取得することと、を具体的に含む。
【0016】
本発明の一実施形態において、ステップ（２）において、カーボンドットＣＤｓはクエン酸とエチレンジアミンから水熱法により合成して取得される。
【0017】
本発明の一実施形態において、クエン酸とエチレンジアミンの使用量条件は（１～２）ｇ：（３００～３５０）μＬである。
【0018】
本発明の一実施形態において、水熱法の条件は２００℃で１２時間反応することである。
【0019】
本発明の一実施形態において、ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉに対するエタノールの使用量は４５０ｍＬ／１００ｍｇである。
【0020】
本発明の一実施形態において、ステップ（２）において、ＮａｎｏＳｉとカーボンドットＣＤｓとの質量比は１：１である。
【0021】
本発明の一実施形態において、ステップ（２）において、ゆっくり撹拌する回転速度は１５０ｒｐｍである。
【0022】
本発明は、上記方法に基づいて植物の葉面において高い生物学的有効性を有するナノ複合材料を更に調製する。
【0023】
本発明は、上記方法又は上記ナノ複合材料の農業生産量を向上させるための応用を更に提供する。
【0024】
本発明は、以下の有益な技術的効果を有する。
【0025】
本発明は、ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの付着能力はＣＤｓに対して５０．６％～７９．８％向上し、耐雨能力は１ｃｍ向上する。
【0026】
本発明は、葉面にＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓを噴霧した後、トウモロコシの光合成はＣＤｓに対して１１０％～１４０％向上し、バイオマス量は２～４倍であり、作用の有効期間は１０日以上（徐放性能）延長する。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】（Ａ）はＮａｎｏＳｉのＴＥＭ写真であり、（Ｂ）はＣＤｓのＴＥＭ写真であり、（Ｃ）はＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのＴＥＭ写真であり、（Ｄ）はＣＤｓがＮａｎｏＳｉに負荷された結晶格子のＴＥＭ写真であり、（Ｅ）はＣＤｓとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのＰＬスペクトルであり、（Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）はそれぞれＣＤｓ、ＮａｎｏＳｉ及びＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのＵＶ－ｖｉｓ、ＦＴＩＲとＸＰＳクロマトグラフィーである。
【図2】（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれＣＤｓとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの葉面の成長角が０°である時の接触角であり、（Ｃ）と（Ｄ）はそれぞれＣＤｓとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの葉面の成長角が３０°である時の接触角である。
【図3】降雨による葉面肥料ＣＤｓ、ＮａｎｏＳｉ及びＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓを洗い流す作用を示す。Ａは人工模擬降雨装置であり、Ｂは２．５ｃｍの降水量による第２０日の効果の写真であり、Ｃ、ＤとＥはそれぞれ比較例で、ＮａｎｏＳｉ、ＣＤｓとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓにより処理することで０．５ｃｍ、１．５ｃｍと２．５ｃｍの降水量で実験した後の正味光合成速度、電子伝達速度とクロロフィルの含有量である。
【図4】（Ａ）は左から右へそれぞれ材料を噴霧した後の第１日、第１０日と第２０日の効果の写真であり、（Ｂ）～（Ｈ）は、正味光合成速度、クロロフィルＡ、クロロフィルＢ、電子伝達速度、光システム２（ＰＳＩＩ）活性関連遺伝子、光システム１（ＰＳＩ）活性関連遺伝子と光合成通路図などの光合成パラメータである。
【図5】比較例１で得られた複合材料のＴＥＭ写真である。
【図6】比較例２で得られた複合材料のＴＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、具体的な実施例と併せて、本発明を更に説明する。
【0029】
以下、提供される実施例は本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、記述のステップはその実行順序を制限するものではない。当業者は、従来の公知の常識に合わせて本発明に対して行われる簡単に実現できる改善も、本発明が請求する特許請求の範囲に含まれるべきである。
【0030】
実施例１：ナノ材料（ＣＤｓとＮａｎｏＳｉ）及びその複合体（ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓ）の調製
（１）アンモニア水（２８ｗｔ％、３ｍＬ）、脱イオン水（１０ｍＬ）とエタノール（ＡＲ、９５％、７０ｍＬ）を、ホルムアルデヒド（３７ｗｔ％、０．２８ｇ）とレゾルシノール（０．２ｇ）で構成される溶液に添加する。室温で、５００ｒｐｍの速度で混合物を６時間磁気撹拌してから、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、ＡＲ、＞９８％、０．６ｍＬ）を添加して３０分撹拌する。その後、レゾルシノール（０．４ｇ）とホルムアルデヒド（３７ｗｔ％、０．５６ｇ）を添加し、混合溶液を２時間撹拌する。その後、４０００ｒｐｍの速度で固体を１０分遠心分離し、エタノールで洗浄し、５０℃で乾燥させる。最後に、得られた固体を５５０℃（加熱速度は２℃／分である）で５時間連続的に焼成してＮａｎｏＳｉを取得する。
（１）アンモニア水（２８ｗｔ％、３ｍＬ）、脱イオン水（１０ｍＬ）とエタノール（ＡＲ、９５％、７０ｍＬ）を、ホルムアルデヒド（３７ｗｔ％、０．２８ｇ）とレゾルシノール（０．２ｇ）で構成される溶液に添加する。室温で、５００ｒｐｍの速度で混合物を６時間磁気撹拌してから、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ、ＡＲ、＞９８％、０．６ｍＬ）を添加して３０分撹拌する。その後、レゾルシノール（０．４ｇ）とホルムアルデヒド（３７ｗｔ％、０．５６ｇ）を添加し、混合溶液を２時間撹拌する。その後、４０００ｒｐｍの速度で固体を１０分遠心分離し、エタノールで洗浄し、５０℃で乾燥させる。最後に、得られた固体を５５０℃（加熱速度は２℃／分である）で５時間連続的に焼成してＮａｎｏＳｉを取得する。
【0031】
（２）クエン酸（１．０５ｇ）とエチレンジアミン（３３５μＬ）から水熱法（２００℃と１２ｈ）によりＣＤｓを合成する。
【0032】
（３）１００ｍｇのＮａｎｏＳｉを４５０ｍＬのエタノールに溶解させ、６ｈ超音波処理し、その後、１００ｍｇのＣＤｓを添加する。最後に、６０℃で、１５０ｒｐｍの回転速度で、溶液が揮発するまで溶液をゆっくり撹拌することで、固体ナノＮａｎｏ－ＣＤｓ複合材料を取得する。
【0033】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を利用してＣＤｓ、ＮａｎｏＳｉ及びＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの形態及び寸法を示し、結果によれば、ＮａｎｏＳｉは球状を呈し、表面は大量の毛状体の物質を有し、直径は２５０．６±３０．５ｎｍであり、毛状体の長さは３０．５±６．８ｎｍ（図１Ａ）である。ＣＤｓ粒径は２．５５±０．２３ｎｍ（図１Ｂ）であり、ＮａｎｏＳｉにはカーボンドットの結晶格子（図１Ｄ）を発見し、ＣＤｓはＮａｎｏＳｉに成功に負荷されたことが証明されている。図１Ｅは、蛍光スペクトルにより再びＮａｎｏＳｉにはカーボンドット蛍光があることが証明されている。ＣＤｓ、ＮａｎｏＳｉ及びＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのＵＶ－ｖｉｓ、ＦＩＴＲとＸＰＳスペクトル（図１Ｆ～Ｈ）によりＣＤｓはＮａｎｏＳｉに負荷されたことが更に証明されている。（図１Ｆ～Ｈ）。
【0034】
実施例２：ＮａｎｏＳｉの付着性能測定
接触角計を用いてトウモロコシの葉面の成長角の０°と３０°において、ＣＤｓとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのそれぞれ１μＬ、３μＬと５μＬにおける接触角を測定する（図２）。結果によれば、ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのトウモロコシの葉面における接触角がＣＤｓより遥かに小さく、接触角が小さいほど、材料の親水性がより高くなり、すなわち、転落しにくく、葉面における材料の付着能力が向上することが証明されている。表１は、接触角計により測定される付着作用を示し、負荷後のＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓはＣＤｓに比べて更に高い付着能力を有し、すなわち、ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの付着能力はＣＤｓに対して５０．６％～７９．８％向上することが更に証明される。
接触角計を用いてトウモロコシの葉面の成長角の０°と３０°において、ＣＤｓとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのそれぞれ１μＬ、３μＬと５μＬにおける接触角を測定する（図２）。結果によれば、ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓのトウモロコシの葉面における接触角がＣＤｓより遥かに小さく、接触角が小さいほど、材料の親水性がより高くなり、すなわち、転落しにくく、葉面における材料の付着能力が向上することが証明されている。表１は、接触角計により測定される付着作用を示し、負荷後のＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓはＣＤｓに比べて更に高い付着能力を有し、すなわち、ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの付着能力はＣＤｓに対して５０．６％～７９．８％向上することが更に証明される。
【0035】
表１ 葉の表面におけるＣＤｓとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの付着作用
実施例３：雨密性実験
雨水がＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓを洗い流す作用を模擬するために人工雨水を設計し、３μｍｏｌ Ｍｇ（ＮＯ３）２、７μｍｏｌ ＭｇＣｌ２、１５μｍｏｌ ＣａＣｌ２、６μｍｏｌ ＮＨ４Ｃｌ、１０μｍｏｌ Ｎａ２ＳＯ４、６２μｍｏｌ ＮａＣｌと８μｍｏｌ ＫＣｌを超純水に溶解させる。噴霧瓶法（図３Ａ）を用いて降雨の過程を模擬する。人工雨水は噴霧瓶に注入され、「雨水」は、トリガーポンプ付きの噴霧装置が取り付けられるボトルにより前側から噴霧され、ボトルの地上高は０．５メートルであり、トウモロコシの葉面との距離は約０．３メートルである。噴霧瓶は、１００回噴霧する毎に、約０．５センチメートルの降水量に相当する８０ミリリットルの人工雨水を散布することができるように調整される。０．５、１．５、及び２．５ｃｍの降水量でＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの洗い流す効果を測定する。各サンプルで１０回繰り返す。降雨試験後、トウモロコシ作物の各指標を測定する。結果によれば、ＣＤｓは１．５ｃｍの降水量でトウモロコシの光合成に対してほぼ効果がなく、ＣＤｓはこの降水量でほぼ全てが雨水により地面に洗い流されてしまうことが証明され、ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓは２．５ｃｍの降水量で依然として高い光合成促進効果を保持し、本実験では、ＮａｎｏＳｉが、葉面におけるＣＤｓの付着能力を向上させることが更に証明された。
雨水がＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓを洗い流す作用を模擬するために人工雨水を設計し、３μｍｏｌ Ｍｇ（ＮＯ３）２、７μｍｏｌ ＭｇＣｌ２、１５μｍｏｌ ＣａＣｌ２、６μｍｏｌ ＮＨ４Ｃｌ、１０μｍｏｌ Ｎａ２ＳＯ４、６２μｍｏｌ ＮａＣｌと８μｍｏｌ ＫＣｌを超純水に溶解させる。噴霧瓶法（図３Ａ）を用いて降雨の過程を模擬する。人工雨水は噴霧瓶に注入され、「雨水」は、トリガーポンプ付きの噴霧装置が取り付けられるボトルにより前側から噴霧され、ボトルの地上高は０．５メートルであり、トウモロコシの葉面との距離は約０．３メートルである。噴霧瓶は、１００回噴霧する毎に、約０．５センチメートルの降水量に相当する８０ミリリットルの人工雨水を散布することができるように調整される。０．５、１．５、及び２．５ｃｍの降水量でＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓの洗い流す効果を測定する。各サンプルで１０回繰り返す。降雨試験後、トウモロコシ作物の各指標を測定する。結果によれば、ＣＤｓは１．５ｃｍの降水量でトウモロコシの光合成に対してほぼ効果がなく、ＣＤｓはこの降水量でほぼ全てが雨水により地面に洗い流されてしまうことが証明され、ＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓは２．５ｃｍの降水量で依然として高い光合成促進効果を保持し、本実験では、ＮａｎｏＳｉが、葉面におけるＣＤｓの付着能力を向上させることが更に証明された。
【0036】
実施例４：材料の生物学的有効性を向上した生物学的効果
発芽して均一に成長したトウモロコシの早苗を選択し、１．５ｋｇの土壌を有する鉢植（各鉢植に２株がある）に搬送される。各株の植物に５ｍＬのＣＤｓ、ＮａｎｏＳｉとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓ分散液（濃度はいずれも１０ｍｇ・Ｌ－１である）を散布し、対照群は超純水（ＣＫ）である。その後、連続７日で材料を散布した後、第１日、第５日、第１０日、第１５日、及び第２０日にトウモロコシの葉面を収集して光合成パラメータを測定した。
発芽して均一に成長したトウモロコシの早苗を選択し、１．５ｋｇの土壌を有する鉢植（各鉢植に２株がある）に搬送される。各株の植物に５ｍＬのＣＤｓ、ＮａｎｏＳｉとＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓ分散液（濃度はいずれも１０ｍｇ・Ｌ－１である）を散布し、対照群は超純水（ＣＫ）である。その後、連続７日で材料を散布した後、第１日、第５日、第１０日、第１５日、及び第２０日にトウモロコシの葉面を収集して光合成パラメータを測定した。
【0037】
結果によれば、葉面にＮａｎｏＳｉ－ＣＤｓを噴霧した後、トウモロコシの光合成はＣＤｓに対して１１０％～１４０％向上し、バイオマス量は２～４倍であり、作用の有効期間は１０日以上延長した。
【0038】
比較例１：
実施例１を参照し、ステップ（３）においてエタノールの使用量をそれぞれ３００ｍＬ、６００ｍＬ（すなわち、ＮａｎｏＳｉ）に変換し、他は変更せず、対応する複合材料を取得する。
実施例１を参照し、ステップ（３）においてエタノールの使用量をそれぞれ３００ｍＬ、６００ｍＬ（すなわち、ＮａｎｏＳｉ）に変換し、他は変更せず、対応する複合材料を取得する。
【0039】
対応する複合材料の形状を特性評価したところ、取得した対応する複合材料のいずれの表面においても、カーボンドットの結晶格子が発見されなかった。当該方法で有効なカーボンドットの負荷を実現することができなかったことが明らかである。
【0040】
比較例２：
実施例１を参照し、ステップ（３）において回転速度を１５０ｒｐｍからそれぞれ１００ｒｐｍ、３００ｒｐｍに変換し、他は変更せず、対応する複合材料を取得する。
実施例１を参照し、ステップ（３）において回転速度を１５０ｒｐｍからそれぞれ１００ｒｐｍ、３００ｒｐｍに変換し、他は変更せず、対応する複合材料を取得する。
【0041】
対応する複合材料の形状を特性評価したところ、取得した対応する複合材料のいずれの表面においても、カーボンドットの結晶格子が発見されなかった。当該方法で有効なカーボンドットの負荷を実現することができなかったことが明らかである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】