纳米碳是一种尺度很小纳米材料，在提高作物养分利用效率，促进作物生长发育方面的良好效果已在多种作物上显现。在2007年，刘健等人第一次将纳米碳应用于农业科学研究。相关的研究表明.纳米碳系列产品能够促进作物依赖的土壤具备强大降解能力，与此同时对生长，发育以及养分的吸收有着明显的作用。本文带你用最简单的文字阐述未知的奥妙，当然这一切的主角不仅仅是纳米碳，还有致力于纳米碳事业的科学工作者。
本文为增加技术上的单调，适当增加部分图片，目的是降低阅读对文字疲劳感。
开篇
国内外研究动态
纳米技术(Nanotechnology)作为二十世纪八十年代后期所被开发出的一种新型的科学技术。在1至100nm这个尺度范围内，通过一定的技术手段能在不改变物体自身化学物质成分的前提下，直接的控制和利用某个单个的原子或是分子来重新组合成具有一定新的特性及功能的材料。纳米科技指的是，在原子、分子这些粒子大小的这样的微观尺度上研究相关物质的性质以及物质与物质间的相互作用，并以及如何利用这些性质和相互作用，跨越多个学科的新兴的前沿科学技术。纳米材料指的是其个体的晶粒大小达到纳米尺度范围内的极细物质，其为一种新型材料和新能源物质在生物医学、航空航天以及农业领域中得到初步应用。在环境、分子组装、化工、微电子学、生物工程、材料工业、能源以及医学等研究领 域中，纳米科技具有十分光明的前景，并逐步的产生巨大的经济效益。由于纳米技术有着对行业和市场难以置信的影响力，纳米科技现在已经很多发达国家看作是一个具有战略价值的，较为尖端的基础科学技术。它满足人们对可持续发展的需求，相比较于发达国家纳米科技对发展中国家更具有挑战和潜在的利益。纳米科技被誉为二十一世纪人类三大科技支柱中的一个，其亦应该为日益全球化的农业生产提供技术支撑，而且还应该为今后农业的 发展提供新的思路和途径。
纳米碳材料指的是在纳米尺度范围内控制碳原子的结构以及其大小从而产生的新型材料. 纳米碳是一类己广泛应用的新型材料，纳米碳材料是纳米科技的代表。纳米碳包括很多种类， 其主要包括富勒烯（C60）、多壁碳纳米管（MWCNTs）和单壁碳纳米管（SWCNTs），美国和 英国的科学家Smalley、Curl. Kroto等在1985年发现了其分子结构为60个C原子组成的足球似的空心球体，它是除了金刚石和石墨之外的碳元素的同素异形体，它是通过激光照射石墨使其蒸发而产生的；来自日本的学者饭岛澄男在1991年发现了碳纳米管，并且天然或人工的碳纳米管己广泛存在于自然环境中。为此，纳米碳材料的分子构成应该成为我们的研究目标，以至于能够充分的发掘其特性，为使该材料能够尽快的生产和应用，从而产生巨大的社会和经济效益。
中农联&纳米碳
制备原理简述
纳米碳将石墨进行电解质溶液，石墨电极上的碳原子在分解作用下会得到一定的能量。一段时间后其能量将超过石墨分子内各碳原子间的化学键能，这时碳原子将具有打破化学键的能力，从而脱离石墨电极，进而形成的纳米级的颗粒并游离在电解质溶液中。游离在电解质溶液中的纳米碳微粒存在着较为强烈的选择吸附性， 这时分解的微粒会吸附电解质溶液中阴离子，从而让纳米碳微粒带有负电，这样微粒之间就会彼此的排斥，进而形成“双电层”，最后将电解质溶液进行一系列的提纯工艺，将电解质溶液中的水分和一些杂质除去，从而得到较为纯净的纳米碳粉。
看起来这个过程是及其简单，实际上，这过程却是耗尽不少专家的一生。世上任何成果都不是一戳而就，都是经历过坚韧不拔的耐力和知识，不断的去尝试，把上帝隐藏在时间和空间的宝物，用魔术的方法变化出来。
我们从没有发明和创造过什么，我们只是把原本赋予给我们的东西找到，并把他应用给人类带来福利。
中农联&纳米碳
纳米碳的特性及作用机理
当碳单质被制备成纳米尺度范围内的微粒时，碳单质的物质化学结构将被改变，这时碳 表面的晶体结构和电子结构将产生转变，这样就产生了其本身原来所不具有的特性。
1）宏观量子隧道效应：微观尺度范围内的粒子本身尺寸极为渉小，这样微粒自身便具有了穿越势垒的能力，这种效应可以使纳米碳材料很容易地进入植物的细胞壁。
2）量子尺寸效应：纳米碳颗粒具有较强的特异化的催化能力和较高的光学非线性，这种效应可以催化物质的反应过程及肥料的转化过程，使养分得以最大程度的释放。
3）小尺寸效应：指把物质细化成粒径在100nm以内，纳米碳的这种效应会使与其结合的物质分散得更为均匀，利用的更彻底。
4）表面与界面效应：当微观粒子自身尺寸的直径减小到纳米级这个尺度范围内时，它的表面能、表面积和表面粒子数均会大大的增加，当物质的表面能较高的时候，物质表面的原子将具备较强的活性。
正因为纳米碳微粒具有以上的特性
所以纳米碳对植物有以下作用
1） 对植物新陈代谢活动的促进作用：纳米碳能够増加植物细胞中的线粒体数量，当纳米碳进入植物体内后，随着细胞内的线粒体数目的增长，细胞内的三磷酸腺昔的量也会增加，从而加快了植物的呼吸作用的强度，从而提高了根系细胞对营养物质主动运输的能力，与此同时纳米碳微粒能促进植物叶绿体内淀粉粒的合成、运输，这样就加速了碳水化合物在植物 体内的合成和转移，进而使植物的光合作用效率得到了提高。同时也有利于植物根系的生长。
2） 对土壊养分的富集作用：因为纳米碳微粒存在着较为强烈的选择吸附性，所以其自身会带有负电，这样纳米碳微粒就会将土壊中的阳离子吸附在其附近，从而有利于植物根系对营养元素的吸收。
3） 对肥料中氨挥发减少的作用：由于纳米碳颗粒自身带有负电，因此肥料中的NH₄⁺离子能够被纳米碳微粒所吸附，这样肥料中的氨的挥发被大大减少，与此同时纳米碳还能提高植株体内的电动势和电位，进而使营养物质的合成和运输得以加速，除此之外纳米碳还可以从氨根离子中吸取氮，这样氢离子就游离出来进入土壊，由于氢离子能够加速植物对土壤 中水分和养分的吸收，最终使植株的光合作用得以加强，并且有利于植物对养分的吸收。
4） 对土壤理化性质改变的作用：纳米碳使土壤的电动势和土壤的电位得到了提高，使土壤的电位差变大。产生这种现象的原因是纳米碳进入土壤后与土壤水相遇就会变成超导体。 这使土壊中各离子的移动能力得以加强，增加了各离子移动的速度，最终使土壤的离子浓度大幅提高，使土壤中的养分得到充分的释放。（释放的是被土壤无法再次快速吸收的矿物质）碳酸氢根离子可以被植物的根系直接吸收， 并且它还可以调节土壊中阴阳离子的平衡，由于纳米碳可以溶于水，当其被施入土壤后，会使土壤的超导率大大的增加，并且还可以参与形成碳酸氢根离子，最终通过植株的根系进 植株的体内，大量的氮、磷、钾等元素也能够跟随其进入植物的细胞内部，大量的营养元素进入细胞后，可以增加细胞内的线粒体和叶绿体等细胞器的数目，这可以是加速细胞内的能 量的转化，从而增强植株对水分和养分吸收的能力。
中农联&纳米碳 纳米碳社会效应
纳米碳不仅仅是解决作物土壤和营养之间的矛盾
在自然环境中，植物根系吸收土壤的纳米碳微粒和植物叶片吸收空气中的纳米碳颗粒是纳米碳进入植物体内的主要方式。因为纳米碳具有十分突出的吸附性，以至于大量的对环境不利的污染物会被其吸附在其周围，这样就减少了污染物的向外的扩散，有利于生态环境的保护。富勒烯吸附污染物的能力不仅由所研究的化合物的理化性质决定，而且在很大程度上还由溶液中C60分子分散的状态决定。纳米碳加速电子的运动，除此之外，因为纳米碳还具有比表面效应、吸附性等特殊性质，这样一些物质的电化学性质会产生变化，进而产生一定的催化作用，所以与普通元素相比纳米碳电极具有十分突出的优势。正因为以上的原因，纳米碳在检测农药残留量方面有着不可比拟的优势。相关的研究表明，纳米碳管不仅可以作为π电子的供体，还可以作为π电子的受体，因此其便有较高的吸附能力，这对有机物和重金属的吸附有着独天得厚的优势。纳米碳的吸附性很强，并且它所能吸附的容量也是很大的，这样其就能从环境中吸附和多余农药及除草剂，减少他们的危害。土壤的重金属污染是土壤生产能力降低的主要原因之一。除此之外，重金属还可以使农作物和地下水受到污染，这严重的威胁着人类的身体健康。相关研究表明，改性的纳米碳在修复土壤重金属污染中具有一定的前景。除此之外，纳米碳还对黑麦草的生长有着促进的作用，从而减少铜、锌等重金属元素在黑麦草中的累积。
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