[发明专利]一种碳基新材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域及其应用，特别是指通过模拟原始自然条件，利用天然或简单无机物为原料，合成出一种具有诱导生物发生响应的碳基复合有机物；以碳、氢、氧、氮为主要元素组成的该碳基新材料，微量释放到生物生的长环境中，可作为一种外源信号诱导生物主动响应，使生物自发加快发育速度并增加产量，产生如生长加快、生物量增加、抗逆性提高、增产、改善品质等不同的有益效果。

背景技术

以化学药剂为手段，人类发展了人工干预技术，如施肥、喷洒农药、转基因等，获得较高的短期生物产出。值得注意的是，生物也是与人类类似的生命体，既具有人工干预的耐受性，又具有基因进化的抵抗性，不足百年的人工干预，生物的抵抗现象明显增加，更重要的是这种生物抵抗进化已超过了人类能够预期的范围，如近年出现的田间恶性杂草、可在农业乃至在人类间传播的超级细菌等。因此，人工干预不等同于人工控制，为实现生物更好的为人类服务，需要地不是以化学手段强迫干预生物加速生长或增产，而是要顺应生物的进化密码，友好地诱导生物向人类希望的方向进化。

与现代人为干预理论不同，化学生命起源学说是人类认识生物的初始理论。基于生命在原料组成的统一性与物质间的组合，化学生命起源学说在一定程度上阐明了生命起源并衔接了现代生物学，主要包括三个层次：(1)从无机物到有机物小分子；(2)有机小分子到生物大分子。指氨基酸、核苷酸演变为生物蛋白质与核酸分子；(3)作为衔接现代基因蛋白组学与生物学等学科的基础。值得注意的是，该理论虽然没有阐明有机小分子到细胞乃至生物的演变与进化的原因，即有机小分子到生命的跨越，但具备极高的应用价值，该理论指明了通过无机到有机转化后的小分子，生物能够利用并进行物种进化，更有价值的是，在人类与生物进化统一性的背景下，以模拟原始状态的无机到有机小分子的转化为方法，可以将该类的有机小分子作为一种友好的诱导手段，激活生物进化，诱导生物进行快速生长和繁育，使人类与生物可持续的和谐发展。

基于上述技术背景，本发明机理为：自然界物质进化过程中，物质为了保持长期存在，有一种由简单到复杂的内在保护驱动，称之为“驱动信号”。在驱动信号的条件下，原始状态的物质通过电子、电荷等物质交换过程，显示出各种变化，如颜色、温度、大小等，引发了能量交换、物质重组等现象，更体现了从简单无机物到有机小分子，有机小分子到细胞、生命的驱动信号过程和进化过程。外界的环境条件可以影响生物体内驱动信号响应，但关键决定因素为驱动信号本身的丰度，目前可通过模拟无机到有机小分子的形式体现驱动信号，在当前的外界环境条件中，微量释放的该类驱动信号，可诱导生物认为可以进行进化，使生物快速生长及繁育，实现人类友好的诱导生物繁育的技术目标。

发明内容

本申请的目的是，为了降低目前化学药剂干预生物产生的生态风险，实现生物能够主动响应外部调控信号，自发加快发育速度并增产产量，本发明模拟生命起源的材料与条件，提供一种具有诱导生物主动响应并显示出快速生长等有益效果的碳基新材料。

本技术方案的思路为：(1)以生命构成四种元素为该碳基新材料的组成元素；(2)将无机物转化为有机复合小分子。选择生命起源原始状态下存在的天然或简单无机物为C、H、O、N的原材料，以低电压、低能量模拟生命起源的合成条件，获得复合的有机小分子；(3)合成出一种具有活性且生物能够主动响应的碳基复合材料，具备检出生命起源必要特征的有机小分子，如氨基酸等。

本申请是通过以下技术方案实现的：

一种碳基新材料，由能够提供碳、氢、氧及氮的天然或简单无机物为原料，通过低电压电解将所述无机物转化有机物；

所述有机物至少包括碳基，至少两种氨基酸或铵基活性成份，以及维持碳基新材料相对稳定态的R基团。

所述有成机物的分子式为C_XH_yO_zN_k，其中，x为2-1000,所述y为50-1200,所述z为30-1000及所述k为1-100的自然数；

所述有机物释放于水中后，包括所述碳基、有机小分子以及维持碳基新材料相对稳定态的所述R基团；其中有机小分子包括至少两种所述氨基酸或所述铵基活性成份。

所述原料为水、石墨及无机氮源或水、甲烷及氨气。

所述水为去离子水；所述石墨为天然石墨或人造石墨；所述无机氮源包括氨气、氮气、铵态或硝态的氮中的一种或两种以上组合。

所述有机物的通式为C-R-N或