Nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን።የተወሰነ የሲኤስኤስ ድጋፍ ያለው የአሳሽ ስሪት እየተጠቀሙ ነው።ለበለጠ ልምድ፣ የዘመነ አሳሽ እንድትጠቀም እንመክርሃለን (ወይም የተኳኋኝነት ሁነታን በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር አሰናክል)።እስከዚያው ድረስ ቀጣይ ድጋፍን ለማረጋገጥ ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እናቀርባለን።
በአንድ ጊዜ የሶስት ስላይዶችን ካርሶል ያሳያል።በአንድ ጊዜ በሶስት ስላይዶች ለመንቀሳቀስ የቀደመውን እና ቀጣይ ቁልፎችን ይጠቀሙ ወይም በመጨረሻው ላይ ያሉትን ተንሸራታቾች በአንድ ጊዜ በሶስት ስላይዶች ለማለፍ ይጠቀሙ።
የናኖቴክኖሎጂ ፈጣን እድገት እና ከእለት ተእለት ትግበራዎች ጋር መቀላቀል አካባቢን አደጋ ላይ ሊጥል ይችላል።የኦርጋኒክ ብክለትን ለማጥፋት አረንጓዴ ዘዴዎች በጥሩ ሁኔታ የተረጋገጡ ሲሆኑ, ለባዮሎጂካል ቁስ አካላት ያላቸው ግንኙነት ዝቅተኛነት እና የቁሳቁስ ንጣፍ መስተጋብር ግንዛቤ ስለሌላቸው የኢንኦርጋኒክ ክሪስታል ብክለትን መልሶ ማግኘት በጣም አሳሳቢ ነው.እዚህ፣ የ2D ሴራሚክ ናኖሜትሪዎችን በአረንጓዴ ማይክሮአልጋ ራፊዶሴሊስ ንዑስ ካፒታታ ለመፈለግ Nb ላይ የተመሰረተ ኢንኦርጋኒክ 2D MXenes ሞዴል ከቀላል ቅርጽ መለኪያ ትንተና ዘዴ ጋር ተዳምሮ እንጠቀማለን።ከገጽታ ጋር በተያያዙ ፊዚኮ-ኬሚካላዊ ግንኙነቶች ምክንያት ማይክሮአልጌዎች Nb-based MXenesን እንደሚያበላሹ አግኝተናል።መጀመሪያ ላይ ነጠላ-ንብርብር እና ባለ ብዙ ሽፋን MXene nanoflakes ከማይክሮአልጌዎች ወለል ጋር ተያይዘዋል, ይህም የአልጌዎችን እድገት በተወሰነ ደረጃ ይቀንሳል.ነገር ግን፣ ከገጽታ ጋር ረዘም ላለ ጊዜ መስተጋብር ሲፈጠር፣ ማይክሮአልጌዎች MXene nanoflakes ኦክሳይድ በማድረግ ወደ NbO እና Nb2O5 አበላሻቸው።እነዚህ ኦክሳይዶች ለማይክሮአልጌ ህዋሶች መርዛማ ያልሆኑ በመሆናቸው Nb oxide nanoparticles የሚበሉት በመምጠጥ ዘዴ ሲሆን ይህም ከ72 ሰአታት የውሃ ህክምና በኋላ ማይክሮአልጌን ወደ ነበረበት ይመልሳል።ከመምጠጥ ጋር የተዛመዱ ንጥረ ነገሮች ተጽእኖዎች በሴሎች መጠን መጨመር, ለስላሳ ቅርጻቸው እና በእድገት ፍጥነት መጨመር ላይ ይንጸባረቃሉ.በእነዚህ ግኝቶች መሰረት፣ በ Nb ላይ የተመሰረተ MXenes በንጹህ ውሃ ስነ-ምህዳሮች ውስጥ የአጭር እና የረዥም ጊዜ መኖር ጥቃቅን የአካባቢ ተፅእኖዎችን ብቻ ሊያመጣ ይችላል ብለን መደምደም እንችላለን።ባለ ሁለት ገጽታ ናኖሜትሪዎችን እንደ ሞዴል ስርዓቶች በመጠቀም በጥሩ ጥራት ባላቸው ቁሳቁሶች ውስጥ እንኳን የቅርጽ ለውጥን የመከታተል እድልን ማሳየታችን ትኩረት የሚስብ ነው።በአጠቃላይ ይህ ጥናት የ 2D nanomaterials ባዮሬሚሽን ዘዴን ስለሚነዱ የገጽታ መስተጋብር-ነክ ሂደቶች አስፈላጊ መሠረታዊ ጥያቄን ይመልሳል እና ለቀጣይ የአጭር ጊዜ እና የረዥም ጊዜ ጥናቶች የኢንኦርጋኒክ ክሪስታል ናኖሜትሪዎችን የአካባቢ ተፅእኖ መሠረት ይሰጣል።
ናኖ ማቴሪያሎች ከተገኙበት ጊዜ ጀምሮ ብዙ ፍላጎት ፈጥረዋል፣ እና የተለያዩ ናኖቴክኖሎጂዎች በቅርቡ ወደ ዘመናዊነት ምዕራፍ 1 ገብተዋል።እንደ አለመታደል ሆኖ የናኖ ማቴሪያሎችን ከእለት ተእለት አፕሊኬሽኖች ጋር መቀላቀል ተገቢ ባልሆነ አወጋገድ፣ በግዴለሽነት አያያዝ ወይም በቂ የደህንነት መሠረተ ልማት ባለመኖሩ ወደ ድንገተኛ ልቀቶች ያመራል።ስለዚህ, ሁለት-ልኬት (2D) nanomaterials ጨምሮ nanomaterials ወደ ተፈጥሯዊ አካባቢ ሊለቀቁ እንደሚችሉ መገመት ምክንያታዊ ነው, ይህም ባህሪ እና ባዮሎጂያዊ እንቅስቃሴ ገና ሙሉ በሙሉ አልተረዳም.ስለዚህ፣ የስነ-ምህዳር ስጋቶች በ 2D nanomaterials ወደ የውሃ ውስጥ ስርዓቶች2፣3፣4፣5፣6 የመግባት ችሎታ ላይ ማተኮራቸው አያስገርምም።በእነዚህ ሥነ-ምህዳሮች ውስጥ፣ አንዳንድ 2D nanomaterials ማይክሮአልጌን ጨምሮ በተለያዩ የትሮፊክ ደረጃዎች ውስጥ ካሉ የተለያዩ ፍጥረታት ጋር መስተጋብር መፍጠር ይችላሉ።
ማይክሮአልጌዎች በተፈጥሮ ንጹህ ውሃ እና የባህር ስነ-ምህዳር ውስጥ የሚገኙ ጥንታዊ ፍጥረታት ሲሆኑ በፎቶሲንተሲስ7 የተለያዩ የኬሚካል ምርቶችን ያመርታሉ።ስለዚህ፣ ለውሃ ውስጥ ስነ-ምህዳሮች ወሳኝ ናቸው8፣9,10,11,12፣ነገር ግን ስሜታዊ፣ርካሽ እና በስፋት ጥቅም ላይ የዋለ የኢኮቶክሲክነት አመልካቾች ናቸው13,14.የማይክሮአልጌ ሴሎች በፍጥነት ስለሚባዙ እና ለተለያዩ ውህዶች መገኘት በፍጥነት ምላሽ ስለሚሰጡ በኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች የተበከለ ውሃን ለማከም ለአካባቢ ተስማሚ የሆኑ ዘዴዎችን ለማዳበር ተስፋ ሰጪ ናቸው15,16.
አልጌ ህዋሶች በባዮሰርፕሽን እና በመከማቸት ኦርጋኒክ ያልሆኑ ionዎችን ከውሃ ሊያስወግዱ ይችላሉ17,18.አንዳንድ የአልጋ ዝርያዎች እንደ ክሎሬላ፣ አናባና ኢንቫር፣ ዌስትኢሎፕሲስ ፕሮሊፊካ፣ ስቲጂኦክሎኒየም ቴን እና ሲኔኮኮከስ sp.እንደ Fe2+፣ Cu2+፣ Zn2+ እና Mn2+19 የመሳሰሉ መርዛማ የብረት ionዎችን ተሸክሞ አልፎ ተርፎም እንደሚመገብ ተረጋግጧል።ሌሎች ጥናቶች እንደሚያሳዩት Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ወይም Pb2+ ions የሴል ሞርፎሎጂን በመለወጥ እና ክሎሮፕላስትስ20,21 በማጥፋት የ Scenedesmus እድገትን ይገድባሉ.
የኦርጋኒክ ብክለትን መበስበስ እና የሄቪ ሜታል ionዎችን ለማስወገድ አረንጓዴ ዘዴዎች በዓለም ዙሪያ ያሉ የሳይንስ ሊቃውንትና መሐንዲሶችን ትኩረት ስቧል.ይህ በዋነኛነት እነዚህ ብከላዎች በቀላሉ በፈሳሽ ሂደት ውስጥ ስለሚሰሩ ነው.ነገር ግን ኢንኦርጋኒክ ክሪስታላይን የሚበክሉ ንጥረ ነገሮች በዝቅተኛ የውሃ መሟሟት እና ለተለያዩ ባዮትራንስፎርሜሽኖች ተጋላጭነት ዝቅተኛነት ተለይተው ይታወቃሉ ይህም በማገገም ላይ ትልቅ ችግር ይፈጥራል እና በዚህ አካባቢ ትንሽ መሻሻል ታይቷል22,23,24,25,26.ስለዚህ ናኖሜትሪዎችን ለመጠገን ለአካባቢ ተስማሚ መፍትሄዎች ፍለጋ ውስብስብ እና ያልተመረመረ ቦታ ሆኖ ይቆያል.የ2D nanomaterials ባዮትራንስፎርሜሽን ተፅእኖን በተመለከተ ባለው ከፍተኛ አለመረጋጋት ምክንያት፣ በሚቀነሱበት ወቅት ሊበላሹ የሚችሉ መንገዶችን ለማወቅ ቀላል መንገድ የለም።
በዚህ ጥናት ውስጥ፣ አረንጓዴ ማይክሮአልጌን እንደ ኦርጋኒክ የሴራሚክ ቁሶች እንደ ንቁ የውሃ ባዮሬሚዲያ ወኪል ተጠቀምንበት፣ ከውስጥ ኦርጋኒክ ያልሆኑ የሴራሚክ ቁሶች ተወካይ የ MXene መበስበስ ሂደትን መከታተል ጋር ተዳምሮ።"MXene" የሚለው ቃል የ Mn + 1XnTx ቁሳቁሶችን ስቶቲዮሜትሪ ያንፀባርቃል, M ቀደምት የሽግግር ብረት ነው, X ካርቦን እና/ወይም ናይትሮጅን ነው, Tx የወለል ተርሚናል ነው (ለምሳሌ -OH, -F, -Cl) እና n = 1, 2, 3 ወይም 427.28.MXenes በ Naguib et al ከተገኘበት ጊዜ ጀምሮ።የስሜት ህዋሳት፣ የካንሰር ህክምና እና የገለባ ማጣሪያ 27፣29፣30።በተጨማሪም፣ MXenes በጣም ጥሩ የኮሎይድ መረጋጋት እና ሊኖሩ ስለሚችሉ ባዮሎጂካል መስተጋብር31,32,33,34,35,36 እንደ ሞዴል 2D ስርዓቶች ሊወሰዱ ይችላሉ።
ስለዚህ በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የተካተተው ዘዴ እና የእኛ የምርምር መላምቶች በስእል 1. በዚህ መላምት መሰረት, ማይክሮአልጌዎች Nb-based MXenesን ወደ ላይ በተያያዙ ፊዚኮ-ኬሚካላዊ ግንኙነቶች ምክንያት ወደ መርዛማ ያልሆኑ ውህዶች ይወርዳሉ, ይህም የአልጋውን ተጨማሪ ማገገም ያስችላል.ይህንን መላምት ለመፈተሽ ቀደምት ኒዮቢየም ላይ የተመሰረተ የሽግግር ብረት ካርቦይድ እና/ወይም ናይትራይድስ (MXenes) ማለትም Nb2CTx እና Nb4C3TX ቤተሰብ አባላት ተመርጠዋል።
የምርምር ዘዴ እና በማስረጃ ላይ የተመሰረቱ መላምቶች ለ MXene መልሶ ማግኛ በአረንጓዴ ማይክሮአልጋ ራፊዶሴሊስ ንዑስ ካፒታታ።እባክዎ ይህ በማስረጃ ላይ የተመሰረቱ ግምቶች ንድፍ አውጪ ብቻ መሆኑን ልብ ይበሉ።የሐይቁ አካባቢ ጥቅም ላይ በሚውለው ንጥረ ነገር መካከለኛ እና በሁኔታዎች (ለምሳሌ የእለት ዑደት እና በተገኙ አስፈላጊ ንጥረ ነገሮች ላይ ያሉ ገደቦች) ይለያያል።በ BioRender.com የተፈጠረ።
ስለዚህ, MXeneን እንደ ሞዴል ስርዓት በመጠቀም, ከሌሎች የተለመዱ ናኖሜትሪዎች ጋር ሊታዩ የማይችሉ የተለያዩ ባዮሎጂያዊ ተፅእኖዎችን ለማጥናት በር ከፍተናል.በተለይም እንደ ኒዮቢየም ላይ የተመሰረቱ MXenes ያሉ ባለ ሁለት አቅጣጫዊ ናኖሜትሪዎችን በማይክሮአልጋ ራፊዶሴሊስ ንዑስ ካፒታታ የባዮሬድሽን እድልን እናሳያለን።ማይክሮአልጌዎች Nb-MXenesን ወደ መርዛማ ያልሆኑ ኦክሳይድ NbO እና Nb2O5 ማዋረድ ይችላሉ፣ እነዚህም በኒዮቢየም አወሳሰድ ዘዴ አማካኝነት አልሚ ምግቦችን ያቀርባሉ።በአጠቃላይ ይህ ጥናት ባለ ሁለት-ልኬት ናኖሜትሪዎች ባዮሬሚሽን ዘዴዎችን የሚቆጣጠሩት ከገጽታ ፊዚኮኬሚካላዊ ግንኙነቶች ጋር የተያያዙ ሂደቶችን በተመለከተ አስፈላጊ መሠረታዊ ጥያቄን ይመልሳል።በተጨማሪም፣ በ 2D nanomaterials ቅርጽ ላይ ስውር ለውጦችን ለመከታተል ቀላል ቅርጽ-መለኪያ-ተኮር ዘዴን እየፈጠርን ነው።ይህ ተጨማሪ የአጭር ጊዜ እና የረዥም ጊዜ ምርምርን ያነሳሳል ስለ ኢንኦርጋኒክ ክሪስታል ናኖሜትሪያል የተለያዩ የአካባቢ ተጽእኖዎች።ስለዚህ, የእኛ ጥናት በቁሳዊው ወለል እና በባዮሎጂካል ቁሳቁስ መካከል ያለውን ግንኙነት ግንዛቤ ይጨምራል.በተጨማሪም በንጹህ ውሃ ስነ-ምህዳሮች ላይ ሊያስከትሉ ስለሚችሉት ተጽእኖ አሁን በቀላሉ ሊረጋገጥ ለሚችለው የአጭር ጊዜ እና የረዥም ጊዜ ጥናቶች መሰረት እየሰጠን ነው።
MXenes ልዩ እና ማራኪ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት እና ብዙ እምቅ አፕሊኬሽኖች ያላቸውን አስደሳች የቁሶች ክፍል ይወክላሉ።እነዚህ ባህሪያት በአብዛኛው የተመካው በ stoichiometry እና በገጽ ኬሚስትሪ ላይ ነው።ስለዚህ, በጥናታችን ውስጥ, የእነዚህ ናኖሜትሪዎች የተለያዩ ባዮሎጂያዊ ተፅእኖዎች ሊታዩ ስለሚችሉ ሁለት ዓይነት Nb-based ተዋረዳዊ ነጠላ-ንብርብር (SL) MXenes, Nb2CTx እና Nb4C3TX መርምረናል.MXenes የሚመረተው ከመነሻ ቁሳቁሶቹ ከላይ ወደ ታች በሚመረጡ የአቶሚክ ቀጭን MAX-ደረጃ A-ንብርብሮች ነው።የ MAX ፌዝ የሶስትዮሽ ሴራሚክ ከሽግግር የብረት ካርቦይድ ብሎኮች እና ከኤምኤንኤክስን-1 ስቶይቺዮሜትሪ ጋር እንደ “A” ኤለመንቶች ቀጭን ንብርብሮች።የመጀመርያው የ MAX ደረጃ ሞርፎሎጂ በኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (ሴም) በመቃኘት ታይቷል እና ከቀደምት ጥናቶች ጋር ተመሳሳይ ነው (ተጨማሪ መረጃ ፣ SI ፣ ምስል S1 ይመልከቱ)።Multilayer (ML) Nb-MXene የተገኘው አል ሽፋኑን በ 48% ኤችኤፍ (ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ) ካስወገደ በኋላ ነው.የML-Nb2CTx እና ML-Nb4C3TX ሞርፎሎጂ በኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (ሲኢኤም) (ስዕል S1c እና S1d በቅደም ተከተል) እና ባለ ሁለት-ልኬት ናኖፍላክስ ረዣዥም ቀዳዳ በሚመስሉ ስንጥቆች ውስጥ እንደሚያልፉ የተለመደ የ MXene ሞርፎሎጂ ታይቷል።ሁለቱም Nb-MXenes ከዚህ ቀደም በአሲድ etching27,38 ከተዋሃዱ የMXene ደረጃዎች ጋር ተመሳሳይነት አላቸው።የ MXene አወቃቀሩን ካረጋገጥን በኋላ በቴትራቡቲላሞኒየም ሃይድሮክሳይድ (TBAOH) በማጣመም እና በሶኒኬሽን አማካኝነት በንብርብር እንሰራለን, ከዚያ በኋላ ነጠላ-ንብርብር ወይም ዝቅተኛ-ንብርብር (SL) 2D Nb-MXene nanoflakes አገኘን.
ከፍተኛ ጥራት ያለው የማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (HRTEM) እና የኤክስሬይ ስርጭት (XRD) የመትከክን እና ተጨማሪ ልጣጭን ውጤታማነት ለመፈተሽ ተጠቀምን።የHRTEM ውጤቶች በተገላቢጦሽ ፈጣን ፎሪየር ትራንስፎርም (IFFT) እና ፈጣን ፎሪየር ትራንስፎርም (ኤፍኤፍቲ) በስእል 2 ይታያሉ። Nb-MXene nanoflakes የአቶሚክ ንብርብርን መዋቅር ለመፈተሽ እና የኢንተርፕላን ርቀቶችን ለመለካት ወደ ላይ አቅጣጫ ተቀምጠዋል።HRTEM የMXene Nb2CTx እና Nb4C3TX nanoflakes ምስሎች የአቶሚክ ቀጭን የተነባበረ ተፈጥሮአቸውን አሳይተዋል (ምስል 2a1፣ a2 ይመልከቱ)፣ ቀደም ሲል በ Naguib et al.27 እና Jastrzębska et al.38 እንደዘገበው።ለሁለት አጎራባች Nb2CTx እና Nb4C3Tx monolayers የ 0.74 እና 1.54 nm የኢንተርላይየር ርቀቶችን እንደቅደም ተከተል (ምስል 2b1,b2) ወስነናል ይህም ከቀደምት ውጤታችን38 ጋር ይስማማል።ይህ በ Nb2CTx እና Nb4C3Tx monolayers መካከል ያለውን ርቀት በማሳየት በተገላቢጦሽ ፈጣን ፎሪየር ትራንስፎርሜሽን (ምስል 2c1፣ c2) እና ፈጣን ፎሪየር ትራንስፎርሜሽን (ምስል 2d1፣ d2) የበለጠ ተረጋግጧል።ምስሉ ከኒዮቢየም እና ከካርቦን አተሞች ጋር የሚዛመድ የብርሃን እና የጨለማ ባንዶች ተለዋጭ ያሳያል፣ይህም የተጠናውን MXenes የተነባበረ ተፈጥሮ ያረጋግጣል።ለ Nb2CTx እና Nb4C3Tx (ስዕል S2a እና S2b) የተገኘው የኤነርጂ ስርጭት የኤክስሬይ ስፔክትሮስኮፕ (EDX) የመነሻውን የ MAX ደረጃ ምንም ቅሪት እንዳላሳየ ልብ ማለት ያስፈልጋል፣ ምክንያቱም የአል ጫፍ አልተገኘም።
የ SL Nb2CTx እና Nb4C3Tx MXene nanoflakes ባህሪይ፣ (ሀ) ከፍተኛ ጥራት ያለው ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (HRTEM) የጎን እይታ 2D ናኖፍላክ ምስል እና ተዛማጅ፣ (ለ) የጥንካሬ ሁነታ፣ (ሐ) የተገላቢጦሽ ፈጣን ፎሪየር ትራንስፎርም (IFFT)፣ (መ) ፈጣን ፎሪየር ትራንስፎርሜሽን (FFT)፣ (ኤን) X-MX Nbrayን ጨምሮ።ለ SL 2D Nb2CTx ቁጥሮቹ እንደ (a1, b1, c1, d1, e1) ተገልጸዋል.ለ SL 2D Nb4C3Tx ቁጥሮቹ እንደ (a2, b2, c2, d2, e1) ተገልጸዋል.
የ SL Nb2CTx እና Nb4C3Tx MXenes የኤክስሬይ መመዘኛዎች በምስል ውስጥ ይታያሉ።2e1 እና e2, በቅደም ተከተል.ጫፎች (002) በ 4.31 እና 4.32 ቀደም ሲል ከተገለጹት የንብርብሮች MXenes Nb2CTx እና Nb4C3TX38,39,40,41 ጋር ይዛመዳሉ.የXRD ውጤቶቹም አንዳንድ ቀሪ የኤምኤል አወቃቀሮች እና የMAX ደረጃዎች መኖራቸውን ያመለክታሉ፣ ነገር ግን በአብዛኛው ከSL Nb4C3Tx (ምስል 2e2) ጋር የተቆራኙ የ XRD ቅጦች።የMAX ደረጃ ትናንሽ ቅንጣቶች መኖራቸው በዘፈቀደ ከተደረደሩት Nb4C3Tx ንብርብሮች ጋር ሲወዳደር ጠንካራውን የMAX ጫፍ ሊያብራራ ይችላል።
ተጨማሪ ጥናት ያተኮረው የ R. subcapitata ዝርያ ባላቸው አረንጓዴ ማይክሮአልጌዎች ላይ ነው።ማይክሮአልጌን የመረጥነው በዋና ዋና የምግብ ድር 42 ውስጥ የሚሳተፉ ጠቃሚ አምራቾች በመሆናቸው ነው።በተጨማሪም ወደ ከፍተኛ የምግብ ሰንሰለት43 ደረጃ የሚወሰዱ መርዛማ ንጥረ ነገሮችን የማስወገድ ችሎታ ስላለው የመርዛማነት ጠቋሚዎች አንዱ ናቸው.በተጨማሪም፣ በ R. subcapitata ላይ የተደረገ ጥናት SL Nb-MXenes ለጋራ ንጹህ ውሃ ረቂቅ ተሕዋስያን በአጋጣሚ ስላለው መርዛማነት ብርሃን ሊፈጥር ይችላል።ይህንን በምሳሌ ለማስረዳት ተመራማሪዎቹ እያንዳንዱ ማይክሮቦች በአካባቢው ውስጥ ለሚገኙ መርዛማ ውህዶች የተለየ ስሜት እንዳላቸው ገምተዋል።ለአብዛኞቹ ፍጥረታት ዝቅተኛ መጠን ያላቸው ንጥረ ነገሮች በእድገታቸው ላይ ተጽእኖ አይኖራቸውም, ከተወሰነ ገደብ በላይ ያለው ክምችት ግን እነሱን ሊገታ አልፎ ተርፎም ሞት ሊያስከትል ይችላል.ስለዚህ, በማይክሮአልጋ እና MXenes መካከል ያለውን የገጽታ መስተጋብር እና ተያያዥ መልሶ ማገገሚያ ለጥናትዎቻችን, የ Nb-MXenes ጉዳት የሌላቸው እና መርዛማ ንጥረ ነገሮችን ለመሞከር ወስነናል.ይህንን ለማድረግ የ 0 (እንደ ማመሳከሪያ) ፣ 0.01 ፣ 0.1 እና 10 mg l-1 MXene እና በተጨማሪ በጣም ከፍተኛ መጠን ያለው MXene (100 mg l-1 MXene) የተያዙ ማይክሮአልጋዎችን ሞክረናል ፣ ይህ በጣም ከባድ እና ገዳይ ሊሆን ይችላል።.ለማንኛውም ባዮሎጂካል አካባቢ.
የ SL Nb-MXenes በማይክሮአልጌዎች ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ በስእል 3 ይታያል፣ እንደ የእድገት ማስተዋወቅ (+) ወይም እገዳ (-) ለ 0 mg l-1 ናሙናዎች የሚለካው መቶኛ።ለማነፃፀር፣ የ Nb-MAX ደረጃ እና ML Nb-MXenes እንዲሁ ተፈትነዋል እና ውጤቶቹ በSI ውስጥ ይታያሉ (ምስል S3 ይመልከቱ)።የተገኘው ውጤት እንደሚያረጋግጠው SL Nb-MXenes በምስል 3a,b ላይ እንደሚታየው ከ 0.01 እስከ 10 mg / l ባለው ዝቅተኛ መጠን ውስጥ ሙሉ በሙሉ መርዛማነት የለውም.በ Nb2CTx ውስጥ በተጠቀሰው ክልል ውስጥ ከ 5% ያልበለጠ የስነ-ምህዳር ይዘት ተመልክተናል.
በ SL (a) Nb2CTx እና (b) Nb4C3TX MXene ውስጥ የማይክሮአልጌ እድገትን ማነቃቃት (+) ወይም መከልከል (-)።24, 48 እና 72 ሰዓቶች የ MXene-microalgae መስተጋብር ተተነተነ. ጠቃሚ መረጃ (t-test, p <0.05) በኮከብ ምልክት (*). ጠቃሚ መረጃ (t-test, p <0.05) በኮከብ ምልክት (*). Значимые даные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). ጠቃሚ መረጃ (t-test, p <0.05) በኮከብ ምልክት (*).重要数据（t 检验，p <0.05）用星号(*) 标记。重要数据（t 检验，p <0.05）用星号(*) 标记。 Важные ዳንስ (ቲ-ሙከራ, p <0,05) отмечены звездочкой (*). ጠቃሚ መረጃ (t-test, p <0.05) በኮከብ ምልክት (*).ቀይ ቀስቶች የማገጃ ማነቃቂያ መሰረዙን ያመለክታሉ.
በሌላ በኩል፣ ዝቅተኛ የ Nb4C3TX ክምችት በመጠኑ የበለጠ መርዛማ ሆኖ ተገኝቷል፣ ነገር ግን ከ 7% አይበልጥም።እንደተጠበቀው, MXenes በ 100mg L-1 ላይ ከፍተኛ የመርዛማነት እና የማይክሮአልጌ እድገትን መከልከልን ተመልክተናል.የሚገርመው፣ ከቁሳቁሶቹ ውስጥ አንዳቸውም ቢሆኑ ከMAX ወይም ML ናሙናዎች ጋር ሲነፃፀሩ መርዛማ/መርዛማ ተፅእኖዎች ተመሳሳይ አዝማሚያ እና የጊዜ ጥገኛ አላሳዩም (ለዝርዝሮቹ SI ይመልከቱ)።ለ MAX ደረጃ (ምስል S3 ይመልከቱ) መርዛማነት በግምት 15-25% ደርሷል እና ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ ሲሄድ ፣ የተገላቢጦሽ አዝማሚያ ለ SL Nb2CTx እና Nb4C3TX MXene ታይቷል።የማይክሮአልጌዎች እድገት መከልከል ከጊዜ ወደ ጊዜ ቀንሷል.ከ 24 ሰአታት በኋላ በግምት 17% ደርሷል እና ከ 72 ሰአታት በኋላ ወደ 5% ዝቅ ብሏል (ምስል 3 ሀ, ለ, በቅደም ተከተል).
ከሁሉም በላይ ለ SL Nb4C3TX የማይክሮአልጌ እድገትን መከላከል ከ 24 ሰዓታት በኋላ ወደ 27% ገደማ ደርሷል ፣ ግን ከ 72 ሰዓታት በኋላ ወደ 1% ቀንሷል።ስለዚህ, የተስተዋለውን ተፅእኖ እንደ ማነቃቂያ በተቃራኒው መከልከል ብለን ሰይመናል, እና ውጤቱ ለ SL Nb4C3TX MXene የበለጠ ጠንካራ ነበር.ከ SL Nb2CTx MXene ጋር ሲነፃፀር የማይክሮአልጌ እድገትን ማነቃቃቱ ቀደም ሲል በ Nb4C3TX (በ 10 mg L-1 ለ 24 ሰዓታት መስተጋብር) ተጠቅሷል።የመከልከል-ማነቃቂያው ተገላቢጦሽ ተጽእኖ በባዮማስ ድርብ ፍጥነት ከርቭ ላይም በደንብ ታይቷል (ለዝርዝሮቹ ምስል S4 ይመልከቱ)።እስካሁን ድረስ የቲ3C2TX MXene ሥነ-ምህዳራዊነት ብቻ በተለያዩ መንገዶች ተምሯል።ለዚብራፊሽ ፅንስ44 መርዛማ አይደለም ነገር ግን በመጠኑ ኢኮቶክሲክ ለሆነው ማይክሮአልጌ Desmodesmus quadricauda እና Sorghum saccharatum ተክሎች45.ሌሎች የተወሰኑ ተፅዕኖዎች ምሳሌዎች ከመደበኛው የሴል መስመሮች ይልቅ ለካንሰር ሕዋስ መስመሮች ከፍተኛ መርዛማነት ያካትታሉ46,47.የፈተና ሁኔታዎች በ Nb-MXenes ውስጥ በሚታየው የማይክሮአልጌ እድገት ላይ ለውጥ ላይ ተጽዕኖ እንደሚያሳድሩ መገመት ይቻላል.ለምሳሌ፣ በክሎሮፕላስት ስትሮማ ውስጥ ወደ 8 የሚጠጋ ፒኤች ለRuBisCO ኢንዛይም ቀልጣፋ ስራ ተመራጭ ነው።ስለዚህ የፒኤች ለውጦች የፎቶሲንተሲስ መጠን 48,49 ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ያሳድራሉ.ነገር ግን፣ በሙከራው ወቅት በፒኤች ላይ ጉልህ ለውጦችን አላየንም (ለዝርዝሮቹ SI፣ ስእል S5 ይመልከቱ)።በአጠቃላይ, ከ Nb-MXenes ጋር የማይክሮአልጋዎች ባህሎች በጊዜ ሂደት የመፍትሄውን ፒኤች በትንሹ ይቀንሳሉ.ነገር ግን፣ ይህ ቅነሳ የንፁህ መካከለኛ የፒኤች መጠን ለውጥ ጋር ተመሳሳይ ነው።በተጨማሪም ፣ የተገኙት ልዩነቶች ለንፁህ ማይክሮአልጋ ባህል (የቁጥጥር ናሙና) ከሚለካው ጋር ተመሳሳይ ነው።ስለዚህ, ፎቶሲንተሲስ በጊዜ ሂደት በፒኤች ለውጥ አይጎዳውም ብለን እንደምዳለን.
በተጨማሪም፣ የተቀነባበሩት MXenes የወለል ንጣፎች አሏቸው (በ Tx የተገለጹ)።እነዚህ በዋናነት የሚሰሩ ቡድኖች -O፣ -F እና -OH ናቸው።ይሁን እንጂ የገጽታ ኬሚስትሪ በቀጥታ ከማዋሃድ ዘዴ ጋር የተያያዘ ነው.እነዚህ ቡድኖች በ MXene50 ባህሪያት ላይ የሚኖራቸውን ተፅእኖ ለመተንበይ አስቸጋሪ እንዲሆን በማድረግ ላይ ላዩን በዘፈቀደ እንደተከፋፈሉ ይታወቃል።Tx የኒዮቢየምን በብርሃን ኦክሲዴሽን ለማግኘት ዋና ኃይል ሊሆን ይችላል ብሎ መከራከር ይችላል።የገጽታ ተግባር ቡድኖች ለሥሩ የፎቶ ካታላይስት (heterojunctions51) ለመመስረት በርካታ መልህቅ ቦታዎችን ይሰጣሉ።ይሁን እንጂ የእድገት መካከለኛ ስብጥር ውጤታማ የሆነ የፎቶ ካታሊስት አልሰጠም (ዝርዝር መካከለኛ ቅንብር በ SI ሠንጠረዥ S6 ውስጥ ይገኛል).በተጨማሪም ፣ የ MXenes ባዮሎጂያዊ እንቅስቃሴ በንብርብር ድህረ-ሂደት ፣ ኦክሳይድ ፣ የኦርጋኒክ እና የኢንኦርጋኒክ ውህዶች የኬሚካል ወለል ማሻሻያ52,53,54,55,56 ወይም የወለል ቻርጅ ምህንድስና38 ምክንያት ሊቀየር ስለሚችል ማንኛውም የወለል ማሻሻያ እንዲሁ በጣም አስፈላጊ ነው።ስለዚህ, ኒዮቢየም ኦክሳይድ በመሃከለኛዎቹ ውስጥ ካለው ቁሳዊ አለመረጋጋት ጋር ምንም ግንኙነት እንዳለው ለመፈተሽ, በማይክሮአልጋ እድገት መካከለኛ እና በዲዮኒዝድ ውሃ (ለማነፃፀር) ላይ ያለውን የዜታ (ζ) አቅም ጥናቶችን አካሂደናል.ውጤታችን እንደሚያሳየው SL Nb-MXenes በትክክል የተረጋጉ ናቸው (ለMAX እና ML ውጤቶች SI ምስል S6 ይመልከቱ)።የ SL MXenes የዜታ አቅም -10 mV ያህል ነው።በ SR Nb2CTx ሁኔታ፣ ζ ዋጋ ከ Nb4C3Tx በመጠኑ የበለጠ አሉታዊ ነው።በ ζ እሴት ላይ ያለው እንዲህ ዓይነቱ ለውጥ በአሉታዊ መልኩ የተከሰሱ የ MXene nanoflakes ንጣፍ ከባህላዊ ሚዲያው ውስጥ አዎንታዊ የተሞሉ ionዎችን እንደሚስብ ሊያመለክት ይችላል።የዜታ እምቅ አቅም እና የNb-MXenes conductivity በባህል ሚዲያ (ለበለጠ ዝርዝሮች በ SI ውስጥ ያሉትን ምስሎች S7 እና S8 ይመልከቱ) የእኛን መላምት የሚደግፉ ይመስላሉ።
ሆኖም ሁለቱም Nb-MXene SLs ከዜሮ ትንሽ ለውጦችን አሳይተዋል።ይህ በማይክሮአልጌ እድገት ውስጥ ያላቸውን መረጋጋት በግልፅ ያሳያል።በተጨማሪም, የእኛ አረንጓዴ ማይክሮአልጋዎች በመካከለኛው የ Nb-MXenes መረጋጋት ላይ ተጽዕኖ እንደሚያሳድር ገምግመናል.ከጊዜ ወደ ጊዜ በንጥረ-ምግብ ሚዲያ እና ባህል ውስጥ ከማይክሮአልጋዎች ጋር ከተገናኘ በኋላ የ MXenes የ zeta አቅም እና የመተላለፊያ ይዘት ውጤቶች በ SI (ምስል S9 እና S10) ውስጥ ይገኛሉ።የሚገርመው ነገር፣ የማይክሮአልጌዎች መኖር የሁለቱም MXenes ስርጭትን የሚያረጋጋ የሚመስል መሆኑን አስተውለናል።በ Nb2CTx SL ላይ ፣ የዜታ እምቅ ከጊዜ ወደ ጊዜ በትንሹ ወደ አሉታዊ እሴቶች ቀንሷል (-15.8 ከ -19.1 mV ከ 72 ሰአታት በኋላ)።የ SL Nb4C3TX የ zeta አቅም በትንሹ ጨምሯል, ነገር ግን ከ 72 ሰአታት በኋላ አሁንም ማይክሮአልጋ (-18.1 vs. -9.1 mV) ሳይኖር ከ nanoflakes የበለጠ መረጋጋት አሳይቷል.
እንዲሁም በንጥረ-ምግብ መካከለኛ ውስጥ ዝቅተኛ መጠን ያለው ionዎችን የሚያመለክተው በማይክሮአልጌዎች ፊት የተገጠመ የ Nb-MXene መፍትሄዎች ዝቅተኛ ኮንዳክሽን አግኝተናል።በተለይም በውሃ ውስጥ ያለው የ MXenes አለመረጋጋት በዋነኛነት በገጽታ ኦክሳይድ57 ምክንያት ነው።ስለዚህ, አረንጓዴ ማይክሮአልጋዎች በ Nb-MXene ላይ የተፈጠሩትን ኦክሳይዶች በተወሰነ መልኩ ያጸዱ እና እንዲያውም እንዳይከሰቱ (የ MXene oxidation) እንደከለከሉ እንጠራጠራለን.ይህ በማይክሮአልጌዎች የሚወሰዱትን ንጥረ ነገሮች በማጥናት ሊታይ ይችላል.
የእኛ የስነ-ምህዳር ጥናት ማይክሮአልጌዎች በጊዜ ሂደት የ Nb-MXenesን መርዛማነት እና ያልተለመደው የተነቃቃ እድገትን መከልከል መቻላቸውን ቢያመለክቱም, የጥናታችን አላማ ሊሆኑ የሚችሉ የአሰራር ዘዴዎችን መመርመር ነበር.እንደ አልጌ ያሉ ፍጥረታት ለሥርዓተ-ምህዳራቸው ለማያውቋቸው ውህዶች ወይም ቁሶች ሲጋለጡ በተለያዩ መንገዶች ምላሽ ሊሰጡ ይችላሉ58,59.መርዛማ የብረት ኦክሳይድ ከሌለ ማይክሮአልጋዎች እራሳቸውን መመገብ ይችላሉ, ይህም ያለማቋረጥ እንዲያድጉ ያስችላቸዋል60.መርዛማ ንጥረ ነገሮችን ከወሰዱ በኋላ የመከላከያ ዘዴዎች ሊነቁ ይችላሉ, ለምሳሌ ቅርፅን ወይም ቅርፅን መለወጥ.የመምጠጥ እድሉም 58,59 ግምት ውስጥ መግባት አለበት.በተለይም ማንኛውም የመከላከያ ዘዴ ምልክት የፈተናው ውህድ መርዛማነት ግልጽ አመላካች ነው.ስለዚህ ፣በቀጣይ ስራችን ፣በኤስኤልኤንቢ-ኤምኤክስኤን ናኖፍላክስ እና በማይክሮአልጌ በሴም መካከል ያለውን የገጽታ መስተጋብር እና በ Nb-based MXene በ X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) መምጠጥን መርምረናል።የ SEM እና XRF ትንታኔዎች የተከናወኑት የእንቅስቃሴ መርዛማ ችግሮችን ለመፍታት በከፍተኛው የ MXene መጠን ብቻ መሆኑን ልብ ይበሉ።
የ SEM ውጤቶች በስእል 4 ውስጥ ይታያሉ.ያልታከሙ የማይክሮአልጌ ህዋሶች (ምስል 4 ሀ ይመልከቱ ፣ የማጣቀሻ ናሙና) የተለመደ አር. ንዑስ ካፒታታ ሞርፎሎጂ እና ክሮስሰንት የሚመስል የሕዋስ ቅርፅን በግልፅ አሳይተዋል።ሴሎች ጠፍጣፋ እና በተወሰነ መልኩ የተበታተኑ ሆነው ይታያሉ።አንዳንድ የማይክሮአልጌ ሴሎች እርስ በርስ ተደራርበው እርስ በርስ ተጣብቀዋል, ነገር ግን ይህ ምናልባት በናሙና ዝግጅት ሂደት ምክንያት ሊሆን ይችላል.በአጠቃላይ ንፁህ የማይክሮአልጌ ሴሎች ለስላሳ ሽፋን ነበራቸው እና ምንም ዓይነት የስነምህዳር ለውጥ አላሳዩም.
በአረንጓዴ ማይክሮአልጌ እና MXene nanosheets መካከል የገጽታ መስተጋብርን የሚያሳዩ የSEM ምስሎች ከ72 ሰአታት የከፍተኛ ትኩረት (100 mg L-1) መስተጋብር በኋላ።(ሀ) ከ SL (ለ) Nb2CTx እና (ሐ) Nb4C3TX MXenes ጋር ከተገናኘ በኋላ ያልታከመ አረንጓዴ ማይክሮአልጌ።የ Nb-MXene nanoflakes በቀይ ቀስቶች ምልክት የተደረገባቸው መሆኑን ልብ ይበሉ.ለማነፃፀር, ከኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ ፎቶግራፎችም ተጨምረዋል.
በአንጻሩ በኤስኤል Nb-MXene ናኖፍላክስ የታጠቁ የማይክሮአልጌ ሴሎች ተጎድተዋል (ምስል 4b, c, ቀይ ቀስቶችን ይመልከቱ).በ Nb2CTx MXene (ምስል 4b) ውስጥ, ማይክሮአልጋዎች በተያያዙ ሁለት-ልኬት ናኖስካሎች ያድጋሉ, ይህም የእነሱን ዘይቤ ሊለውጥ ይችላል.በተለይም፣ እነዚህን ለውጦች በብርሃን አጉሊ መነጽር ተመልክተናል (ለዝርዝሮቹ SI ምስል S11 ይመልከቱ)።ይህ የሞርሞሎጂ ሽግግር በማይክሮአልጌዎች ፊዚዮሎጂ እና የሕዋስ ሞርፎሎጂን በመለወጥ ራሳቸውን የመከላከል ችሎታቸው እንደ የሕዋስ መጠን61 መጨመር አሳማኝ መሠረት አለው።ስለዚህ, ከ Nb-MXenes ጋር በትክክል የሚገናኙትን የማይክሮአልጌ ሴሎች ቁጥር ማረጋገጥ አስፈላጊ ነው.የ SEM ጥናቶች እንደሚያሳዩት በግምት 52% የሚሆኑ የማይክሮአልጌ ሴሎች ለ Nb-MXenes የተጋለጡ ሲሆኑ 48% የሚሆኑት እነዚህ ማይክሮአልጌ ሴሎች ግንኙነታቸውን አስወግደዋል.ለ SL Nb4C3Tx MXene ማይክሮአልጋዎች ከ MXene ጋር ግንኙነትን ለማስወገድ ይሞክራሉ, በዚህም አካባቢያዊ በማድረግ እና ከሁለት-ልኬት ናኖስካሎች ያድጋሉ (ምስል 4 ሐ).ሆኖም፣ ናኖስካሎች ወደ ማይክሮአልጋ ሴሎች መግባታቸውን እና ጉዳታቸውን አላየንም።
እራስን ማቆየት በሴሉ ወለል ላይ ያሉ ቅንጣቶችን በማስተዋወቅ እና በጥላ (shading) effect62 ምክንያት የፎቶሲንተሲስ መዘጋት ጊዜ ላይ የተመሠረተ ምላሽ ባህሪ ነው።በማይክሮአልጌ እና በብርሃን ምንጭ መካከል ያለው እያንዳንዱ ነገር (ለምሳሌ Nb-MXene nanoflakes) በክሎሮፕላስትስ የሚይዘውን የብርሃን መጠን እንደሚገድበው ግልጽ ነው።ይሁን እንጂ ይህ በተገኘው ውጤት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ እንደሚያሳድር አንጠራጠርም.በአጉሊ መነጽር እይታዎቻችን እንደሚታየው, 2D nanoflakes ሙሉ በሙሉ አልታሸጉም ወይም ከማይክሮአልጌው ገጽ ጋር አልተጣበቁም, ምንም እንኳን የማይክሮአልጌ ሴሎች ከ Nb-MXenes ጋር በሚገናኙበት ጊዜ እንኳን.በምትኩ ናኖፍሌክስ ወደ ማይክሮአልጋ ህዋሶች መሸፈኛ ሳይሸፍኑ ተገኙ።እንዲህ ያለው የናኖፍላክስ/ማይክሮአልጌ ስብስብ በማይክሮአልጌ ሴሎች የሚወስደውን የብርሃን መጠን በእጅጉ ሊገድበው አይችልም።ከዚህም በላይ አንዳንድ ጥናቶች በፎቶሲንተቲክ ፍጥረታት ውስጥ ባለ ሁለት ገጽታ ናኖማቴሪያል 63,64,65,66 ባሉበት ጊዜ በብርሃን የመምጠጥ ላይ መሻሻል አሳይተዋል.
የኤስኤም ምስሎች ኒዮቢየም በማይክሮአልጌ ህዋሶች መያዙን በቀጥታ ማረጋገጥ ስላልቻሉ፣ ተጨማሪ ጥናታችን ይህንን ጉዳይ ለማብራራት ወደ ኤክስ ሬይ ፍሎረሰንስ (XRF) እና ኤክስ ሬይ የፎቶ ኤሌክትሮን ስፔክትሮስኮፒ (XPS) ትንተና ዞሯል።ስለዚህ, ከ MXenes, MXene nanoflakes ከማይክሮአልጌ ሴሎች ወለል ላይ የተነጠለ እና ተያያዥ MXenes ከተወገዱ በኋላ የማይክሮአልጋ ሴሎች ጋር ያልተገናኙትን የማጣቀሻ ማይክሮአልጌ ናሙናዎች የ Nb ጫፎችን ጥንካሬ አወዳድረናል.የ Nb መቀበል ከሌለ, የተያያዙት ናኖስካሎች ከተወገዱ በኋላ በማይክሮአልጌ ሴሎች የተገኘው የ Nb እሴት ዜሮ መሆን እንዳለበት ልብ ሊባል የሚገባው ነው.ስለዚህ, Nb መውሰድ ከተከሰተ, ሁለቱም XRF እና XPS ውጤቶች ግልጽ የ Nb ጫፍ ማሳየት አለባቸው.
በ XRF ስፔክትራ ውስጥ, የማይክሮአልጌ ናሙናዎች Nb ጫፎችን ለ SL Nb2CTx እና Nb4C3Tx MXene ከ SL Nb2CTx እና Nb4C3Tx MXene ጋር ከተገናኙ በኋላ (ምስል 5a ይመልከቱ, እንዲሁም ለ MAX እና ML MXenes ውጤቶች በ SI, Fig 17 2) ውስጥ እንደሚታዩ ልብ ይበሉ.የሚገርመው ነገር, የ Nb ጫፍ ጥንካሬ በሁለቱም ሁኔታዎች ተመሳሳይ ነው (በስእል 5 ሀ ውስጥ ቀይ አሞሌዎች).ይህ የሚያመለክተው አልጌው የበለጠ Nb ሊወስድ እንደማይችል እና ለ Nb ክምችት ከፍተኛው አቅም በሴሎች ውስጥ ተገኝቷል ፣ ምንም እንኳን ሁለት እጥፍ የበለጠ Nb4C3Tx MXene ከማይክሮአልጌ ሴሎች ጋር ተያይዟል (ሰማያዊ አሞሌዎች በምስል 5 ሀ)።በተለይም የማይክሮአልጌዎች ብረትን የመምጠጥ ችሎታው የሚወሰነው በአከባቢው ውስጥ ባለው የብረት ኦክሳይድ ክምችት ላይ ነው67,68.ሻምሻዳ እና ሌሎች 67 የንፁህ ውሃ አልጌዎችን የመምጠጥ አቅም በፒኤች እየጨመረ በሄደ መጠን እንደሚቀንስ ደርሰውበታል።Raize et al.68 የባህር አረም ብረቶችን የመምጠጥ አቅም ለPb2+ ከኒ2+ በ25% ያህል ከፍ ያለ እንደነበር አስታውሰዋል።
(ሀ) በ SL Nb-MXenes (100 mg L-1) በከፍተኛ መጠን ለ 72 ሰአታት የተከተተ አረንጓዴ ማይክሮአልጌ ሴሎች የ basal Nb የ XRF ውጤቶች።ውጤቶቹ α በንፁህ ማይክሮአልጋ ሴሎች ውስጥ (የቁጥጥር ናሙና, ግራጫ ዓምዶች), 2D nanoflakes ከገጽታ ማይክሮአልጋ ሴሎች (ሰማያዊ ዓምዶች) እና 2D nanoflakes ከላዩ (ቀይ ዓምዶች) ከተለዩ በኋላ ማይክሮአልጌ ሴሎች መኖራቸውን ያሳያሉ.ኤሌሜንታል Nb፣ (ለ) የማይክሮአልጋ ኦርጋኒክ ክፍሎች (C=O እና CHx/C–O) እና SL Nb-MXenes ከተቀላቀለ በኋላ በማይክሮአልጌ ሴሎች ውስጥ የሚገኙት ኤንቢ ኦክሳይዶች የኬሚካል ቅንጅት መቶኛ፣ (ሐ–ሠ) የ XPS SL Nb2CTx spectra እና (fhene) ኤስኤምኤል ኤንቢኤክስኤክስ ኤን ኤክስ ማይክሮኤክስኤክስ ሴልታል
ስለዚህ, Nb በኦክሳይዶች መልክ በአልጋል ሴሎች ሊዋጥ ይችላል ብለን ጠብቀን ነበር.ይህንን ለመፈተሽ በ MXenes Nb2CTx እና Nb4C3TX እና በአልጌ ሴሎች ላይ የXPS ጥናቶችን አድርገናል።የማይክሮአልጌዎች ከ Nb-MXenes እና MXenes ጋር ከአልጌ ህዋሶች ተነጥለው ያለው መስተጋብር ውጤት በምስል ውስጥ ይታያል።5 ለ.እንደተጠበቀው ፣ MXeneን ከማይክሮአልጌው ወለል ላይ ካስወገዱ በኋላ በማይክሮአልጌ ናሙናዎች ውስጥ Nb 3d ጫፎችን አግኝተናል።የ C=O፣ CHx/CO እና Nb oxides የቁጥር አወሳሰን በ Nb2CTx SL (ምስል 5c-e) እና Nb4C3Tx SL (ምስል 5c-e) በተገኘው Nb 3d፣ O 1s እና C 1s ስፔክትሮች ላይ ተመስርቶ ይሰላል።) ከተቀቡ ማይክሮአልጋዎች የተገኘ.ምስል 5f-h) MXenes.ሠንጠረዥ S1-3 በመገጣጠም የተገኘውን የፒክ መለኪያዎች እና አጠቃላይ ኬሚስትሪ ዝርዝሮችን ያሳያል።የ Nb2CTx SL እና Nb4C3Tx SL (ምስል 5c, f) የ Nb 3d ክልሎች ከአንድ Nb2O5 አካል ጋር እንደሚዛመዱ ትኩረት የሚስብ ነው.እዚህ ፣ በእይታ ውስጥ ከ MXene ጋር የተዛመዱ ጫፎች አላገኘንም ፣ ይህም የማይክሮአልጌ ሴሎች የ Nb ኦክሳይድን ብቻ ​​እንደሚወስዱ ያሳያል።በተጨማሪም፣ የC 1 ስፔክትረምን ከC–C፣ CHx/C–O፣ C=O እና –COOH ክፍሎች ጋር ቀርበናል።ለማይክሮአልጌ ሴሎች ኦርጋኒክ አስተዋፅዖ የCHx/C–O እና C=O ቁንጮዎችን መድበናል።እነዚህ የኦርጋኒክ ክፍሎች በ Nb2CTx SL እና Nb4C3TX SL ውስጥ 36% እና 41% የC 1s ጫፎችን ይይዛሉ።ከዚያም የ SL Nb2CTx እና SL Nb4C3TX የO 1s ስፔክትራን ከNb2O5፣ የማይክሮአልጌዎች ኦርጋኒክ ክፍሎች (CHx/CO) እና የገጽታ ማጣበቂያ ውሃ ጋር አደረግን።
በመጨረሻም፣ የ XPS ውጤቶቹ መገኘቱን ብቻ ሳይሆን የ Nb መልክን በግልፅ አመልክተዋል።በ Nb 3d ምልክት አቀማመጥ እና በዲኮንቮሉሽን ውጤቶች መሰረት, Nb በኦክሳይድ መልክ ብቻ እንደሚዋሃድ እና ions ወይም MXene እራሱ እንዳልሆነ እናረጋግጣለን.በተጨማሪም የ XPS ውጤቶች እንደሚያሳዩት የማይክሮአልጌ ሴሎች Nb oxides ከ SL Nb2CTx ከ SL Nb4C3TX MXene ጋር ሲነፃፀሩ የመቀበል ችሎታ አላቸው።
የNb አወሳሰድ ውጤታችን አስደናቂ እና የMXene መበላሸትን ለመለየት የሚያስችለን ቢሆንም፣ በ 2D nanoflakes ውስጥ ተያያዥ የሞርሞሎጂ ለውጦችን ለመከታተል የሚያስችል ዘዴ የለም።ስለዚህ, በ 2D Nb-MXene nanoflakes እና በማይክሮአልጋ ሴሎች ውስጥ ለሚፈጠሩ ለውጦች በቀጥታ ምላሽ መስጠት የሚችል ተስማሚ ዘዴ ለማዘጋጀት ወስነናል.መስተጋብር የሚፈጥሩ ዝርያዎች ምንም አይነት ለውጥ፣ መበስበስ ወይም መበታተን ካጋጠሙ፣ ይህ በፍጥነት እራሱን እንደ የቅርጽ መመዘኛዎች ለውጦች ማለትም ተመጣጣኝ ክብ አካባቢ ዲያሜትር፣ ክብነት፣ የፈረስ ስፋት ወይም የፌረት ርዝመት ያሉ ለውጦችን መግለጽ እንዳለበት መገመት አስፈላጊ ነው።እነዚህ መለኪያዎች የተራዘሙ ቅንጣቶችን ወይም ባለ ሁለት ገጽታ ናኖፍላክስን ለመግለጽ ተስማሚ በመሆናቸው በተለዋዋጭ ቅንጣት ቅርጽ ትንተና መከታተላቸው በሚቀንስበት ጊዜ ስለ SL Nb-MXene nanoflakes morphological ለውጥ ጠቃሚ መረጃ ይሰጠናል።
የተገኘው ውጤት በስእል 6 ይታያል። ለማነፃፀርም የመጀመሪያውን MAX ደረጃ እና ML-MXenes ሞክረናል (SI ምስሎች S18 እና S19 ይመልከቱ)።ስለ ቅንጣት ቅርጽ ያለው ተለዋዋጭ ትንተና እንደሚያሳየው የሁለት Nb-MXene SLs ሁሉም የቅርጽ መለኪያዎች ከማይክሮአልጌዎች ጋር ከተገናኙ በኋላ በከፍተኛ ሁኔታ ተለውጠዋል።በተመጣጣኝ ክብ አካባቢ ዲያሜትር መለኪያ (ምስል 6 ሀ, ለ) እንደሚታየው የትልቅ ናኖፍላክስ ክፍልፋይ የከፍተኛው ጫፍ መጠን መቀነስ ወደ ትናንሽ ቁርጥራጮች መበስበስን ያሳያል.በለስ ላይ.6c, d የ 2D nanoflakes ወደ ቅንጣት መሰል ቅርጽ መቀየሩን የሚያመለክተው ከተለዋዋጭ የፍላክስ መጠን (የ nanoflakes ማራዘም) ጋር የተቆራኙትን የከፍታዎች መቀነስ ያሳያል።ምስል 6e-h የፌሬቱን ስፋት እና ርዝመት ያሳያል.የፈረስ ስፋት እና ርዝመት ተጓዳኝ መለኪያዎች ናቸው እና ስለዚህ አንድ ላይ መታየት አለባቸው።በማይክሮአልጌዎች ፊት 2D Nb-MXene nanoflakes ከተፈለፈሉ በኋላ የፌረት ትስስር ቁንጮቻቸው ተቀያየሩ እና ጥንካሬያቸው ቀንሷል።በእነዚህ ውጤቶች ላይ ከሞርፎሎጂ፣ XRF እና XPS ጋር በማጣመር፣ የተስተዋሉት ለውጦች ከኦክሳይድ ጋር በጣም የተቆራኙ ናቸው ወደሚለው ድምዳሜ ላይ የደረስነው ኦክሳይድድድ MXenes ይበልጥ የተሸበሸበ እና ወደ ቁርጥራጮች እና ሉላዊ ኦክሳይድ ቅንጣቶች69,70 ነው።
ከአረንጓዴ ማይክሮአልጋዎች ጋር ከተገናኘ በኋላ የ MXene ለውጥ ትንተና.ተለዋዋጭ የቅንጣት ቅርጽ ትንተና እንደ (ሀ፣ ለ) ተመጣጣኝ ክብ አካባቢ ዲያሜትር፣ (ሐ፣ መ) ክብነት፣ (ሠ፣ ረ) የፈረስ ስፋት እና (g፣ h) የፈረስ ርዝመት ያሉትን መለኪያዎች ግምት ውስጥ ያስገባል።ለዚህም, ሁለት የማጣቀሻ ማይክሮአልጋዎች ናሙናዎች ከዋና SL Nb2CTx እና SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx እና SL Nb4C3Tx MXenes, የተበላሹ ማይክሮአልጌዎች እና የማይክሮአልጌ SL Nb2CTx እና SL Nb4C3Tx enes ጋር ተተነተኑ።ቀይ ቀስቶቹ የተጠኑ ባለ ሁለት-ልኬት ናኖፍላክስ የቅርጽ መለኪያዎች ሽግግሮችን ያሳያሉ።
የቅርጽ መለኪያ ትንተና በጣም አስተማማኝ ስለሆነ በማይክሮአልጌ ሴሎች ውስጥ የስነ-ሕዋስ ለውጦችን ያሳያል.ስለዚህ፣ ከ2D Nb nanoflakes ጋር ከተገናኘን በኋላ የንፁህ የማይክሮአልጌ ሴሎችን እና ሴሎችን ተመጣጣኝ ክብ ስፋት ዲያሜትር፣ ክብነት እና የፌረት ስፋት/ርዝመትን ተንትነናል።በለስ ላይ.6a–h የአልጌ ህዋሶች የቅርጽ መመዘኛ ለውጦችን ያሳያል፣ ይህም የሚያሳየው ከፍተኛ መጠን በመቀነሱ እና ከፍተኛ እሴት ወደ ከፍተኛ እሴቶች በመቀየር ነው።በተለይም የሴል ክብ መመዘኛዎች የተራዘሙ ሴሎች መቀነስ እና የሉል ሴሎች መጨመር አሳይተዋል (ምስል 6 ሀ, ለ).በተጨማሪም ከ SL Nb2CTx MXene (ምስል 6e) ጋር ከ SL Nb4C3TX MXene (ምስል 6f) ጋር ከተገናኘ በኋላ የፌረት ሕዋስ ስፋት በበርካታ ማይክሮሜትሮች ጨምሯል.ይህ ከ Nb2CTx SR ጋር በሚደረግ ግንኙነት በማይክሮአልጌዎች የ Nb oxides ጠንከር ያለ መቀበል ምክንያት ሊሆን እንደሚችል እንጠራጠራለን።የ Nb ንጣፎችን ወደ ላይያቸው ላይ ማያያዝ በትንሹ የጥላ ውጤት ያለው የሕዋስ እድገትን ያስከትላል።
በማይክሮአልጌዎች ቅርፅ እና መጠን መለኪያዎች ላይ የተደረጉ ለውጦች የእኛ ምልከታዎች ሌሎች ጥናቶችን ያሟላሉ።አረንጓዴ ማይክሮአልጋዎች የሕዋስ መጠንን፣ ቅርፅን ወይም ሜታቦሊዝምን በመቀየር ለአካባቢያዊ ውጥረት ምላሽ ለመስጠት ሞርፎሎጂያቸውን ሊለውጡ ይችላሉ።ለምሳሌ የሕዋሶችን መጠን መቀየር የተመጣጠነ ምግብ መመገብን ያመቻቻል71.ትናንሽ የአልጌ ሴሎች ዝቅተኛ የንጥረ-ምግብ አወሳሰድ እና የተዳከመ የእድገት መጠን ያሳያሉ.በተቃራኒው ትላልቅ ሴሎች ብዙ ንጥረ ምግቦችን የመመገብ አዝማሚያ አላቸው, ከዚያም ወደ ሴሉላር 72,73 ይቀመጣሉ.ማቻዶ እና ሶአሬስ ትሪክሎሳን የተባለው ፈንገስ መድሀኒት የሕዋስ መጠን እንዲጨምር አድርጓል።እንዲሁም በአልጌ74 ቅርፅ ላይ ጥልቅ ለውጦችን አግኝተዋል።በተጨማሪም Yin et al.9 ለተቀነሰ የ graphene oxide nanocomposites ከተጋለጡ በኋላ በአልጌዎች ውስጥ የስነ-ሕዋስ ለውጦችን አሳይቷል.ስለዚህ, የማይክሮኤለሎች የተለወጠው የመጠን / ቅርጽ መለኪያዎች በ MXene መገኘት ምክንያት የተከሰቱ መሆናቸውን ግልጽ ነው.ይህ የመጠን እና የቅርጽ ለውጥ በንጥረ-ምግብ አወሳሰድ ላይ የተደረጉ ለውጦችን የሚያመለክት ስለሆነ በጊዜ ሂደት የመጠን እና የቅርጽ መለኪያዎችን ትንተና Nb-MXenes በሚኖርበት ጊዜ ኒዮቢየም ኦክሳይድን በማይክሮአልጌዎች መያዙን ያሳያል ብለን እናምናለን።
ከዚህም በላይ, MXenes በአልጋዎች ፊት ኦክሳይድ ሊደረግ ይችላል.Dalai et al.75 ለ nano-TiO2 እና Al2O376 የተጋለጡ አረንጓዴ አልጌዎች ሞርፎሎጂ አንድ አይነት እንዳልሆነ ተመልክቷል.ምንም እንኳን የእኛ ምልከታዎች ከአሁኑ ጥናት ጋር ተመሳሳይነት ያላቸው ቢሆንም, በ 2D nanoflakes ፊት ለፊት በ 2D nanoflakes ውስጥ እና በ nanoparticles ሳይሆን በ MXene መበላሸት ምርቶች ላይ የባዮሬሚዲያ ተጽእኖን ለማጥናት ብቻ ጠቃሚ ነው.MXenes ወደ ብረት ኦክሳይድ ሊቀንስ ስለሚችል፣ 31,32,77,78 የእኛ Nb nanoflakes ከማይክሮአልጌ ሴሎች ጋር ከተገናኘ በኋላ Nb oxides ሊፈጥር እንደሚችል መገመት ምክንያታዊ ነው።
የ 2D-Nb nanoflakes ቅነሳ በኦክሳይድ ሂደት ላይ የተመሰረተ የመበስበስ ዘዴን ለማብራራት, ከፍተኛ ጥራት ያለው ማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (HRTEM) (ምስል 7a, b) እና X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ምስል 7) በመጠቀም ጥናቶችን አካሂደናል.7c-i እና ሰንጠረዦች S4-5)።ሁለቱም አቀራረቦች የ 2D ቁሳቁሶችን ኦክሳይድ ለማጥናት እና እርስ በርስ የሚደጋገፉ ናቸው.ኤችአርቲኤም ባለ ሁለት-ልኬት ተደራራቢ ሕንጻዎች መበላሸት እና የብረታ ብረት ኦክሳይድ ናኖፓርቲሎች ገጽታን ለመተንተን ይችላል፣ XPS ደግሞ የወለል ንጣፎችን ይነካል።ለዚሁ ዓላማ, ከማይክሮአልጋ ሴል ስርጭቶች የተውጣጡ 2D Nb-MXene nanoflakes ን ማለትም ከማይክሮአልጌ ሴሎች ጋር ከተገናኘ በኋላ ቅርጻቸውን ሞከርን (ምስል 7 ይመልከቱ).
የኤችአርቲኤም ምስሎች ኦክሲዳይዝድ (ሀ) SL Nb2CTx እና (ለ) SL Nb4C3Tx MXenes፣ XPS ትንታኔ ውጤቶች (ሐ) ከተቀነሰ በኋላ የኦክሳይድ ምርቶች ስብጥር፣ (d-f) የ SL Nb2CTx እና (g- i) ኤስኤልኤልጋኤል ኤስኤልጋኤክስ በአረንጓዴ ተስተካክለው የሚገኙ የ XPS ስክሪፕቶች ከፍተኛ ተዛማጅነት ያላቸው የኤችአርቲኤም ምስሎች።
የኤችአርቲኤም ጥናቶች ሁለት ዓይነት Nb-MXene nanoflakes ኦክሳይድን አረጋግጠዋል.ምንም እንኳን ናኖፍሌክስ ባለ ሁለት አቅጣጫዊ ቅርጻቸውን በተወሰነ ደረጃ ቢይዙም, ኦክሳይድ የ MXene nanoflakes ንጣፍ የሚሸፍኑ ብዙ ናኖፓርቲሎች እንዲታዩ አድርጓል (ምስል 7 ሀ, ለ ይመልከቱ).የ XPS ትንተና የ c Nb 3d እና O 1s ምልክቶች በሁለቱም ሁኔታዎች Nb oxides እንደተፈጠሩ አመልክቷል።በስእል 7c ላይ እንደሚታየው 2D MXene Nb2CTx እና Nb4C3TX NbO እና Nb2O5 oxides መኖራቸውን የሚያመለክቱ የ Nb 3d ምልክቶች ሲኖራቸው የO 1s ምልክቶች ደግሞ ከ2D nanoflake ወለል ተግባራዊነት ጋር የተያያዙ የO-Nb ቦንዶችን ቁጥር ያመለክታሉ።ከ Nb-C እና Nb3+-O ጋር ሲነጻጸር የ Nb ኦክሳይድ አስተዋፅዖ የበላይ መሆኑን አስተውለናል።
በለስ ላይ.ምስሎች 7g-i የ XPS የNb 3d፣ C 1s እና O 1s SL Nb2CTx (ምስል 7d–f ይመልከቱ) እና SL Nb4C3TX MXene ከማይክሮአልጋ ህዋሶች ተነጥለው ያሳያሉ።የ Nb-MXenes ከፍተኛ መለኪያዎች ዝርዝሮች በሠንጠረዥ S4-5 ውስጥ ቀርበዋል.በመጀመሪያ Nb 3d ስብጥርን ተንትነናል።በማይክሮ አልጌ ሴሎች ከ Nb በተቃራኒ፣ ከማይክሮአልጌ ሴሎች ተለይቶ በ MXene ውስጥ፣ ከ Nb2O5 በተጨማሪ ሌሎች አካላት ተገኝተዋል።በ Nb2CTx SL ውስጥ የ Nb3+-Oን አስተዋፅኦ በ 15% መጠን ተመልክተናል, የተቀረው የ Nb 3d ስፔክትረም በ Nb2O5 (85%) ተሸፍኗል.በተጨማሪም, የ SL Nb4C3TX ናሙና Nb-C (9%) እና Nb2O5 (91%) ክፍሎችን ይዟል.እዚህ Nb-C የሚመጣው በNb4C3Tx SR ውስጥ ከሁለት የውስጥ አቶሚክ ንብርብሮች የብረት ካርቦይድ ነው።ከዚያም በውስጣዊ ናሙናዎች ውስጥ እንዳደረግነው የ C 1s ስፔክትራን ወደ አራት የተለያዩ ክፍሎች እናቀርባለን.እንደተጠበቀው፣ የC 1s ስፔክትረም በግራፊክ ካርቦን ተቆጣጥሯል፣ በመቀጠልም ከኦርጋኒክ ቅንጣቶች (CHx/CO እና C=O) ከማይክሮአልጋ ህዋሶች የሚደረጉ መዋጮዎች ናቸው።በተጨማሪም በ O 1s ስፔክትረም ውስጥ የኦርጋኒክ ቅርጾች የማይክሮአልጌ ሴሎች, ኒዮቢየም ኦክሳይድ እና የተዋሃደ ውሃ አስተዋፅኦ ተመልክተናል.
በተጨማሪም, Nb-MXenes cleavage በንጥረ መካከለኛ እና / ወይም በማይክሮአልጌ ሴሎች ውስጥ ምላሽ ሰጪ የኦክስጂን ዝርያዎች (ROS) መኖሩን መርምረናል.ለዚህም የነጠላ ኦክሲጅን (1O2) መጠን በባህላዊ ሚዲያ እና በሴሉላር ግሉታቲዮን ውስጥ፣ በማይክሮአልጌ ውስጥ እንደ አንቲኦክሲዳንት ሆኖ የሚያገለግለውን ቲዮል ገምግመናል።ውጤቶቹ በSI ውስጥ ይታያሉ (ምስል S20 እና S21)።SL Nb2CTx እና Nb4C3TX MXenes ያላቸው ባህሎች በተቀነሰ 1O2 ተለይተዋል (ምስል S20 ይመልከቱ)።በ SL Nb2CTx ሁኔታ, MXene 1O2 ወደ 83% ገደማ ይቀንሳል.SL ን ለሚጠቀሙ ለማይክሮአልጌ ባህሎች፣ Nb4C3TX 1O2 የበለጠ ቀንሷል፣ ወደ 73%።የሚገርመው ነገር, በ 1O2 ላይ የተደረጉ ለውጦች ቀደም ሲል ከታየው የመከለያ-ማነቃቂያ ውጤት (ምስል 3 ይመልከቱ) ተመሳሳይ አዝማሚያ አሳይተዋል.በደማቅ ብርሃን ውስጥ መፈልፈፍ የፎቶ ኦክሳይድ ለውጥን ሊለውጥ ይችላል ብሎ መከራከር ይችላል።ይሁን እንጂ የቁጥጥር ትንተና ውጤቶች በሙከራው ወቅት የ 1O2 ቋሚ ደረጃዎችን አሳይተዋል (ምስል S22).በሴሉላር የ ROS ደረጃዎች ውስጥ፣ ተመሳሳይ የቁልቁለት አዝማሚያ ተመልክተናል (ምስል S21 ይመልከቱ)።መጀመሪያ ላይ በ Nb2CTx እና Nb4C3Tx SLs ውስጥ የሰለጠኑ በማይክሮአልጌ ሴሎች ውስጥ ያሉት የ ROS ደረጃዎች በንጹህ ማይክሮአልጌ ባህሎች ውስጥ ከሚገኙት ደረጃዎች አልፈዋል።ውሎ አድሮ ግን የ ROS ደረጃዎች ወደ 85% እና 91% ደረጃዎች በ SL Nb2CTx እና በ Nb4C3TX በተከተቡ ንጹህ ባህሎች ውስጥ የሚለካው የ ROS ደረጃዎች ሲቀነሱ ማይክሮአልጌው ከሁለቱም Nb-MXenes ጋር የተጣጣመ ሆኖ ታየ።ይህ ምናልባት ማይክሮአልጋዎች በጊዜ ሂደት በኤንቢ-ኤምኤክስኤን (NB-MXene) ውስጥ ከንጥረ-ምግብ (ንጥረ-ምግቦች) የበለጠ ምቾት እንደሚሰማቸው ሊያመለክት ይችላል.
ማይክሮአልጌዎች የተለያዩ የፎቶሲንተቲክ ፍጥረታት ቡድን ናቸው።በፎቶሲንተሲስ ጊዜ የከባቢ አየር ካርቦን ዳይኦክሳይድ (CO2) ወደ ኦርጋኒክ ካርቦን ይለውጣሉ.የፎቶሲንተሲስ ምርቶች ግሉኮስ እና ኦክሲጅን79 ናቸው።በዚህ መንገድ የተፈጠረው ኦክስጅን በ Nb-MXenes ኦክሳይድ ውስጥ ወሳኝ ሚና እንደሚጫወት እንጠራጠራለን።ለዚህ አንዱ ሊሆን የሚችል ማብራሪያ ልዩነት የአየር ማናፈሻ መለኪያ በ Nb-MXene nanoflakes ውጭ እና ውስጥ ባለው የኦክስጅን ዝቅተኛ እና ከፍተኛ ከፊል ግፊቶች ላይ የተመሰረተ ነው.ይህ ማለት የኦክስጅን የተለያዩ ከፊል ግፊት አካባቢዎች የትም, ዝቅተኛው ደረጃ ጋር አካባቢ anode 80, 81, 82 ይመሰረታል, እዚህ microalgae በ MXene flakes ላይ ላዩን የተለየ አየር ሕዋሳት እንዲፈጠር አስተዋጽኦ, ይህም ያላቸውን ፎቶሲንተቲክ ባህሪያት ኦክስጅን ለማምረት.በውጤቱም, ባዮኮርሮሽን ምርቶች (በዚህ ሁኔታ, ኒዮቢየም ኦክሳይድ) ይፈጠራሉ.ሌላው ገጽታ ማይክሮአልጌዎች በውሃ ውስጥ የሚለቀቁ ኦርጋኒክ አሲዶችን ማምረት ይችላሉ83,84.ስለዚህ, ኃይለኛ አካባቢ ይመሰረታል, በዚህም Nb-MXenes ይለውጣል.በተጨማሪም ማይክሮአልጌዎች በካርቦን ዳይኦክሳይድ (ካርቦን ዳይኦክሳይድ) በመውሰዳቸው ምክንያት የአከባቢውን ፒኤች ወደ አልካላይን ሊለውጡ ይችላሉ ፣ ይህ ደግሞ ዝገት79 ያስከትላል።
ከሁሉም በላይ, በጥናታችን ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው የጨለማ / የብርሃን የፎቶፔሪዮድ ጊዜ የተገኘውን ውጤት ለመረዳት ወሳኝ ነው.ይህ ገጽታ በDjemai-Zoglache et al ውስጥ በዝርዝር ተገልጿል.85 በቀይ ማይክሮአልጌ ፖርፊሪዲየም ፑርፑሪየም ከባዮ ፎይል ጋር የተያያዘ ባዮኮርሮሽን ለማሳየት ሆን ብለው የ12/12 ሰዓት የፎቶፔሪዮድ ጊዜ ተጠቅመዋል።24፡00 አካባቢ እራሱን እንደ pseudoperiodic oscillations በማሳየት የፎቶፔሪዮድ (photoperiod) ባዮኮርሮሽን ሳይኖር ከአቅም ዝግመተ ለውጥ ጋር የተያያዘ መሆኑን ያሳያሉ።እነዚህ ምልከታዎች የተረጋገጡት በ Dowling et al.86 የሳይያኖባክቴሪያ አናባና ፎቶሲንተቲክ ባዮፊልሞችን አሳይተዋል።ነጻ biocorrosion እምቅ ውስጥ ለውጥ ወይም መዋዠቅ ጋር የተያያዘ ነው ብርሃን ያለውን እርምጃ ስር የሚቀልጥ ኦክስጅን, ተቋቋመ.የፎቶፔሪዮድ አስፈላጊነት አጽንዖት የሚሰጠው ባዮኮርሮሽን የነጻ አቅም በብርሃን ደረጃ ላይ እየጨመረ እና በጨለማው ክፍል ውስጥ ስለሚቀንስ ነው.ይህ የሆነው በፎቶሲንተቲክ ማይክሮአልጌዎች በሚመረተው ኦክሲጅን ምክንያት ነው, ይህም በካቶዲክ ምላሽ በኤሌክትሮዶች 87 አቅራቢያ በሚፈጠረው ከፊል ግፊት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል.
በተጨማሪም ፎሪየር ትራንስፎርሜሽን ኢንፍራሬድ ስፔክትሮስኮፒ (FTIR) ከ Nb-MXenes ጋር ከተገናኘ በኋላ በማይክሮአልጌ ሴሎች ኬሚካላዊ ቅንጅት ላይ ምንም አይነት ለውጦች መከሰታቸውን ለማወቅ ተከናውኗል።እነዚህ የተገኙ ውጤቶች ውስብስብ ናቸው እና በ SI (ስዕሎች S23-S25, የ MAX ደረጃ እና ML MXenes ውጤቶችን ጨምሮ) እናቀርባቸዋለን.ባጭሩ፣ የተገኘው የማይክሮአልጋዎች የማጣቀሻ ስፔክትራ ስለእነዚህ ፍጥረታት ኬሚካላዊ ባህሪያት ጠቃሚ መረጃ ይሰጠናል።እነዚህ በጣም ሊሆኑ የሚችሉ ንዝረቶች በ1060 ሴ.ሜ-1 (CO)፣ 1540 ሴሜ-1፣ 1640 ሴሜ-1 (ሲ=ሲ)፣ 1730 ሴሜ-1 (C=O)፣ 2850 ሴሜ-1፣ 2920 ሴሜ-1 ድግግሞሽ ላይ ይገኛሉ።አንድ.1 1 (ሲ-ኤች) እና 3280 ሴ.ሜ-1 (ኦ-ኤች)።ለ SL Nb-MXenes፣ ካለፈው ጥናት38 ጋር የሚስማማ የCH-bond ዝርጋታ ፊርማ አግኝተናል።ነገር ግን፣ ከC=C እና CH bonds ጋር የተያያዙ አንዳንድ ተጨማሪ ጫፎች ጠፍተዋል።ይህ የሚያመለክተው የማይክሮአልጌዎች ኬሚካላዊ ቅንጅት ከ SL Nb-MXenes ጋር ባለው ግንኙነት ምክንያት ጥቃቅን ለውጦችን ሊያደርግ ይችላል.
በማይክሮአልጌ ባዮኬሚስትሪ ላይ ሊከሰቱ የሚችሉ ለውጦችን ግምት ውስጥ በማስገባት እንደ ኒዮቢየም ኦክሳይድ ያሉ የኢንኦርጋኒክ ኦክሳይድ ክምችቶችን እንደገና ማጤን ያስፈልጋል59.በሴሉ ወለል ላይ ብረቶችን መውሰድ ፣ ወደ ሳይቶፕላዝም ማጓጓዝ ፣ ከሴሉላር ካርቦክሳይል ቡድኖች ጋር ባለው ግንኙነት እና በማይክሮአልጋ ፖሊፎስፎሶም 20,88,89,90 ውስጥ መከማቸታቸው ውስጥ ይሳተፋል።በተጨማሪም በማይክሮአልጌ እና ብረቶች መካከል ያለው ግንኙነት በተግባራዊ የሴሎች ቡድኖች ይጠበቃል.በዚህ ምክንያት ፣ መምጠጥ በማይክሮአልጌ ወለል ኬሚስትሪ ላይም የተመካ ነው ፣ እሱም በጣም ውስብስብ ነው9,91።በአጠቃላይ ፣ እንደተጠበቀው ፣ በ Nb ኦክሳይድ በመምጠጥ የአረንጓዴው ማይክሮአልጋዎች ኬሚካላዊ ቅንጅት በትንሹ ተለውጧል።
የሚገርመው ነገር, የማይክሮአልጌዎች የመጀመሪያ ደረጃ መከልከል በጊዜ ሂደት ተስተካክሏል.እንደተመለከትነው, ማይክሮአልጋዎች የመጀመሪያውን የአካባቢ ለውጥ በማሸነፍ በመጨረሻ ወደ መደበኛ የእድገት ደረጃዎች ተመልሰዋል እና እንዲያውም ጨምረዋል.የዜታ እምቅ ጥናቶች ወደ ንጥረ-ምግብ ሚዲያዎች ሲገቡ ከፍተኛ መረጋጋት ያሳያሉ.ስለዚህ, በማይክሮአልጌ ሴሎች እና በ Nb-MXene nanoflakes መካከል ያለው የገጽታ መስተጋብር በሁሉም የመቀነስ ሙከራዎች ተጠብቆ ቆይቷል.በእኛ ተጨማሪ ትንታኔ ፣ ይህንን አስደናቂ የማይክሮአልጋ ባህሪይ ዋና ዋና የአሠራር ዘዴዎችን ጠቅለል እናደርጋለን።
የ SEM ምልከታዎች እንደሚያሳዩት ማይክሮአልጋዎች ከ Nb-MXenes ጋር የመያያዝ አዝማሚያ አላቸው.ተለዋዋጭ የምስል ትንታኔን በመጠቀም, ይህ ተጽእኖ ወደ ባለ ሁለት-ልኬት Nb-MXene nanoflakes ወደ ብዙ ክብ ቅንጣቶች እንዲለወጥ እንደሚያደርግ እናረጋግጣለን, በዚህም የ nanoflakes መበስበስ ከኦክሳይድ ጋር የተቆራኘ መሆኑን ያሳያል.የእኛን መላምት ለመፈተሽ, ተከታታይ የቁሳቁስ እና ባዮኬሚካላዊ ጥናቶችን አካሂደናል.ከተፈተነ በኋላ ናኖፍሌክስ ቀስ በቀስ ኦክሳይድ እና በ NbO እና Nb2O5 ምርቶች ውስጥ ይበሰብሳል, ይህም ለአረንጓዴ ማይክሮአልጋዎች ስጋት አልፈጠረም.የ FTIR ምልከታ በመጠቀም፣ በ2D Nb-MXene nanoflakes ውስጥ በተፈጠረው የማይክሮአልጌ ኬሚካላዊ ቅንብር ላይ ምንም አይነት ጉልህ ለውጦች አላገኘንም።ኒዮቢየም ኦክሳይድን በማይክሮአልጌዎች የመጠጣት እድልን ከግምት ውስጥ በማስገባት የኤክስሬይ ፍሎረሰንት ትንታኔን አደረግን።እነዚህ ውጤቶች በግልጽ እንደሚያሳዩት የተጠኑ ማይክሮአልጌዎች ኒዮቢየም ኦክሳይዶች (Nbo እና Nb2O5) የሚመገቡት ለተጠኑ ማይክሮአልጌዎች መርዛማ አይደሉም።