Fotosintesis adalah proses dimana tumbuhan hijau menggunakan tenaga cahaya untuk menukarkan air dan karbon dioksida kepada oksigen dan gula. Gula ini diangkut keseluruh tumbuhan dan dibekalkan kepada tisu seperti daun, akar, bunga dan buah untuk tumbesaran. Walaubagaimanapun, fotosintesis adalah proses yang tidak efisyen; cuma 2-4% tenaga cahaya ditukarkan kepada pertumbuhan tumbuhan baharu. Tanaman tidak menyerap semua cahaya matahari yang masuk kerana pantulan, keperluan respirasi fotosintesis dan keperluan kadar optimum radiasi sinaran.

Perkembangan pesat penyelidikan dalam bidang teknologi nano telah menghasilkan inovasi untuk pelbagai aplikasi termasuk pertanian. Titik Karbon Kuantum atau Titik Karbon (CD) secara ringkas, merupakan ahli kumpulan bahan nano karbon. Ia merupakan serpihan-serpihan karbon berdiameter kurang daripada 10 nm yang bersifat lengai. Kecenderungan penyelidikan tertumpu kepada CD kerana ciri-ciri unggulnya; bioserasi, fotoluminesen dan keupayaan pemindahan elektron. Kepelbagaian fungsi dan kelebihan CD telah mencetus satu inovasi yang dinamakan "Penggalak Fotosintesis" oleh penyelidik kami.

‘Penggalak Fotosintesis’ ini mengandungi CD yang dihasilkan menggunakan bio-char (arang organik). Ia mempunyai ciri-ciri optik hampir sama dengan klorofil; pigmen hijau yang bertanggungjawab terhadap fotosintesis. Apabila larutan ‘Penggalak Fotosintesis’ disembur ke atas dedaunan, ia menembusi daun dan berinteraksi dengan kloroplast (yang mengandungi klorofil). Interaksi ini membantu di dalam mekanisma pemindahan elektron fotosistem daun, yang seterusnya  meningkatkan fotosintesis. 

Melalui inovasi ini, kadar fotosintesis meningkat antara 20 hingga 80 peratus bergantung pada jenis tanaman. CD membantu dalam proses pertukaran elektron semasa proses fotosintesis, yang secara langsung dapat meningkatkan kadar fotosintesis pokok dengan mendadak. Teknologi ini menumpukan kepada peningkatan kadar fotosintesis pokok yang dapat memberikan pulangan hasil tuaian yang lebih baik, berbanding penggalak tanaman yang berada di pasaran yang lebih memfokuskan kepada keperluan nutrien dan pertumbuhan akar pokok. Peningkatan kadar fotosintesis itu juga membabitkan pengurangan penggunaan cahaya dan air semasa proses fotosintesis. Teknologi ini berpotensi untuk digunakan dalam pertanian tertutup dan menegak kerana proses fotosintesis boleh disokong di bawah cahaya nampak, meminimumkan keperluan terhadap lampu LED yang mahal.

Inovasi hijau dan mudah ini membantu meningkatkan kadar pertumbuhan, memendekkan kitaran tumbesaran, meningkatkan pertumbuhan daun dan mempercepatkan pembungaan, pembuahan serta hasil. Penyelidik-penyelidik kami turut mempelbagaikan aplikasi CD dalam penyelidikan seperti solar sel dan supercapacitor serta pelbagai sistem sensor. Sifatnya yang istimewa daripada segi elektrikal dan optikal membantu dalam proses pertukaran elektron yang secara tidak langsung menjadikan sesuatu proses lebih efektif. Semoga lebih banyak inovasi dapat dihasilkan pada masa hadapan

Prof. Madya Dr. Suraya Abdul Rashid
Ketua, Laboratori Pemprosesan dan Teknologi Bahan (MPTL)
Institut Teknologi Maju, UPM
E-mel: suraya_ar@upm.edu.my

Tarikh Input: 16/04/2019 | Kemaskini: 06/08/2019 | nursyahirah