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随着全球能源�；胩炱涞乃靥粽郊泳� ，开发高效、可一连的碳中和手艺成为科学界的焦点议题之一。微藻（如小球藻）因其卓越的光合固碳能力、快速生物质积累特征及高附加值产品合成潜力 ，被视为生物能源开发与工业碳捕获的理想载体。然而 ，古板微藻作育系统受限于光相助用效率的自然瓶颈——包括光能吸收规模狭窄、光系统II（PSII）电子转达速率缺乏 ，以及卡尔文循环中Rubisco酶固碳活性低下等问题 ，导致其规�；τ妹媪倬眯杂氩艿乃刂圃�。
近年来 ，纳米质料依附其奇异的光物理化学性子 ，可精准调控光相助用的要害办法：通过拓宽光吸收光谱规模增强光捕获效率 ，通过介导电子转达链降低光系统间的能量消耗 ，通过仿生矿化战略优化CO?转达与牢靠路径。例如 ，石墨烯量子点（GQDs）可通过π-π共轭结构与PSII反应中心色素分子耦合 ，加速光生电荷疏散；金属氧化物纳米颗粒（如TiO?、CeO?）则可通过外貌氧空位调控活性氧（ROS）平衡 ，缓解光抑制效应。
光作为藻类使用能量的主要形式 ，是影响微藻生长的最主要因素之一。 光能通过光合系统中的光合色素（包括叶绿素、类胡萝卜素和藻胆卵白）被吸收与转达。然而 ，这些色素对白光的吸收规模最多仅笼罩10%。作为主要光合色素 ，叶绿素a和b仅对蓝光（450–480 nm）和红光（605–700 nm）具有双重吸收峰 ，为了太阳能使用率最大化 ，开发高性能光转换质料以提高红蓝光吸收效率 ，或使用其他波长的光线增进生长 ，可能成为可行战略。本综述总结了纳米质料通过提高光合使用效率和去除活性氧的潜力来增强微藻生长 ，包括增添蓝光和红光的吸收、近红外光的光谱转化、紫外光的光谱转化等来增强光能使用效率。
图4：左图：纳米质料在提升微藻光合使用效率及代谢产品产量中的应用机制示意图。(Yuan et al., 2023)右图：在反应器壁面直接涂覆了含有金（Au）、金-银（Au−Ag）贵金属纳米颗粒的二氧化钛（TiO?）薄膜 ，该质料可引发局域外貌等离子体共振（LSPR）征象。两种薄膜系统显著改变了抵达微藻细胞的透射光光谱：Au/TiO?涂层在红光区（最大吸收峰672 nm）体现出显著光衰减；Au−Ag/TiO?涂层的最大吸收峰偏移至642 nm ，且LSPR吸收带更宽 ，经18天作育后 ，Au/TiO?涂层组 的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素积累量划分抵达比照组的 2.1倍、2.4倍和3.2倍 ，显著改善了生物质品质。(Pereira et al., 2025)
图6：该研究通过制备具有双发射特征的碳点（CDs）扩展光吸收规模 ，提高光能使用效率 ，乐成增强了叶绿体和活体植物的光相助用效率。碳点通过吸收紫外光并转化为叶绿体可使用的蓝光和红光 ，显著提高了光能捕获和转化效率。(Li et al., 2018)
图7：叶绿素荧光成像图（左）、四肩突四鞭藻（绿藻）的光合速率（中）、呼吸速率（右）随温度的转变。使用藻类高通量光相助用丈量系统 ，测定微藻的叶绿素荧光参数和气体交流参数 ，评价其光化学转化效率和光合速率 ，对光相助用效率有更周全地评估。(Bernhardt et al., 2017)
凭证以上实验研究批注 ，高光谱手艺、叶绿素荧光手艺能够周全评估植物/微藻的光能使用效率、光相助用效率等 ，同时可以实现对纳米质料的光学性子检测 ，另外高光谱手艺还可高通量筛选发射光谱与叶绿体吸收光谱相匹配的纳米质料 ，为纳米手艺在农业领域、生物质能源领域的应用提供了强有力的工具。
Fluortron多功效高光谱成像系统具有多引发光叶绿素荧光高光谱成像剖析、UV-MCF紫外光引爆发物荧光高光谱成像剖析、（反射光）高光谱成像剖析等多重功效 ，同时具备非接触、无损伤、实时性强、信息量富厚等特点 ，可对纳米质料、微藻（小球藻）等举行周全的光谱剖析。能够实现微藻（如小球藻）浓度丈量、质料的光学特征性子研究、反应质料对光合反应中心PSⅠ、PSⅡ的影响等目的 ，可团结叶绿素荧光手艺 ，探索纳米质料增进微藻（小球藻）光相助用机制。
图1：FluorTron®多功效高光谱成像剖析系统（左）、UV-MCF光谱曲线（右）
图2：RGB图（左图）、UV-MCF荧光成像图（右图）。从左至右依次为：Fb（439-460nm平均荧光值）、Fg（495-516nm平均荧光值）、Fr1（729-745nm平均荧光值）、Fr2（674-696nm平均荧光值）。
图3：FluorCam1300叶绿素荧光成像系统（左）、叶绿素荧光成像图（右）。
其他藻类研究手艺
自左至右依次为：AquaPen-P叶绿素荧光丈量仪、AquaPen-C叶绿素荧光丈量仪、Monitoring Pen水下藻类叶绿素荧光监测仪、FL6000双调制叶绿素荧光丈量仪、AOM藻类荧光在线监测系统
自左至右依次为：FluorTron®多功效高光谱成像系统、Fluorcam多光谱/叶绿素荧光成像系统、微藻高光谱成像剖析、蓝藻UV-MCF紫外光引发荧光光谱
从左至右依次为：FKM多光谱荧光动态显微成像系统、藻类异形胞光合心理与转变历程、重金属胁迫对藻类/植物的影响
自左至右依次为：MC1000多通道藻类作育与在线监测系统、FMT150藻类光养生物反应器、ET-PSI大型藻类作育与在线监测系统、光养生物反应器手艺/定制化藻类作育与在线监测系统
参考文献：
[1]Yuan X ,Gao X ,Liu C , et al.Application of Nanomaterials in the Production of Biomolecules in Microalgae: A Review[J].Marine Drugs,2023,21(11):594-.
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