1、新型发光材料及其在农业上的应用

研发系列新型高效发光材料，包括氮化物、氮氧化物、氟化物、铝酸盐、杂化材料等，研究材料的发光特性，构建无机有机复合农用转光材料，获得多功能转光膜和LED植物生长灯，利用发光材料的光转换原理提高作物光合作用所需要的蓝光和红橙光的比例，并对其它不同颜色的光进行有效调节，促进作物的光合作用和效应。在此基础上，发展一类新型高效的设施农业，解决粮食和食品安全，取得农业和环境的协调友好发展，形成材料、器件和应用有机融合的集成技术。

2、新型碳材料

主要开展新型碳材料的结构设计、可控制备、光电性能及其在能源和农业领域的应用研究。开发农林废弃生物质为原料生物质碳材料的绿色合成方法、结构调控及其在超级电容器、锂离子电池、燃料电池等能量存储与转换及农业领域中的应用；设计合理途径对石墨烯基碳材料进行结构优化和性能提升，开展其在超级电容器、电容型锂离子电池等领域的应用研究。此外，还开展其它新型碳材料及其复合材料的低成本可控制备及其在能量存储与转换、环境等领域的应用研究。

3、纳米发光材料

主要开展碳点、碳点复合材料、稀土掺杂纳米发光材料的研究。开发简易绿色制备功能化碳点的合成方法，探索碳点的固体发光，研究其发光机理，设计合理途径构建碳点复合材料，开展碳点及其复合材料在固体发光、白光LED器件及生物传感等的应用。研究稀土掺杂纳米发光材料的设计、可控制备、结构分析、光学调控、发光机理等，研究纳米颗粒的表面修饰及功能化，探索其在农业上的应用。

4、纳米农业和纳米植物学

    围绕纳米材料（主要包括纳米发光材料和纳米碳材料）在农业上的应用开展研究。研究纳米材料对植物的生长和发育的影响，特别是纳米材料对植物光合作用的影响和机理，以期提高光合作用效率和农作物的产量；研究纳米材料的抗菌、抗病毒和抗虫害作用，以期利用纳米材料实现植物保护作用，减少植物病虫害；研究纳米发光材料在植物体内的吸收、运输和分布，利用纳米材料实现植物体内的示踪、标记和荧光成像。