Nature.com ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ನೀವು ಸೀಮಿತ CSS ಬೆಂಬಲದೊಂದಿಗೆ ಬ್ರೌಸರ್ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಿದ್ದೀರಿ. ಉತ್ತಮ ಅನುಭವಕ್ಕಾಗಿ, ನೀವು ನವೀಕರಿಸಿದ ಬ್ರೌಸರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಬೇಕೆಂದು ನಾವು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ (ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿ). ಈ ಮಧ್ಯೆ, ನಿರಂತರ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ನಾವು ಸೈಟ್ ಅನ್ನು ಶೈಲಿಗಳು ಮತ್ತು ಜಾವಾಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಇಲ್ಲದೆ ರೆಂಡರ್ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ.
ಮೂರು ಸ್ಲೈಡ್‌ಗಳ ಕ್ಯಾರೋಸೆಲ್ ಅನ್ನು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದೇ ಬಾರಿಗೆ ಮೂರು ಸ್ಲೈಡ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಲು ಹಿಂದಿನ ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ ಬಟನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ, ಅಥವಾ ಒಂದೇ ಬಾರಿಗೆ ಮೂರು ಸ್ಲೈಡ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಲು ಕೊನೆಯಲ್ಲಿರುವ ಸ್ಲೈಡರ್ ಬಟನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ.
ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ತ್ವರಿತ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ದೈನಂದಿನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಏಕೀಕರಣವು ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಅಪಾಯವನ್ನುಂಟುಮಾಡಬಹುದು. ಸಾವಯವ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ವಿಘಟನೆಗೆ ಹಸಿರು ವಿಧಾನಗಳು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಸ್ಥಾಪಿತವಾಗಿದ್ದರೂ, ಜೈವಿಕ ರೂಪಾಂತರಕ್ಕೆ ಅವುಗಳ ಕಡಿಮೆ ಸಂವೇದನೆ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ವಸ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಸಂವಹನಗಳ ತಿಳುವಳಿಕೆಯ ಕೊರತೆಯಿಂದಾಗಿ ಅಜೈವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ಚೇತರಿಕೆ ಪ್ರಮುಖ ಕಾಳಜಿಯಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ರಾಫಿಡೋಸೆಲಿಸ್ ಸಬ್‌ಕ್ಯಾಪಿಟಾಟಾದಿಂದ 2D ಸೆರಾಮಿಕ್ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ಜೈವಿಕ ಪರಿಹಾರ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ನಾವು ಸರಳ ಆಕಾರ ನಿಯತಾಂಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣಾ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ Nb-ಆಧಾರಿತ ಅಜೈವಿಕ 2D MXenes ಮಾದರಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ. ಮೇಲ್ಮೈ-ಸಂಬಂಧಿತ ಭೌತ-ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂವಹನಗಳಿಂದಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು Nb-ಆಧಾರಿತ MXenes ಅನ್ನು ಕೆಡಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಏಕ-ಪದರ ಮತ್ತು ಬಹುಪದರದ MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿತ್ತು, ಇದು ಪಾಚಿಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿತು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ದೀರ್ಘಕಾಲದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸಿದವು ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು NbO ಮತ್ತು Nb2O5 ಆಗಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ವಿಭಜಿಸಿದವು. ಈ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದ ಕಾರಣ, ಅವು 72 ಗಂಟೆಗಳ ನೀರಿನ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಪುನಃಸ್ಥಾಪಿಸುವ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ Nb ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇವಿಸುತ್ತವೆ. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಜೀವಕೋಶದ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳ, ಅವುಗಳ ನಯವಾದ ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯಲ್ಲಿಯೂ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಸಿಹಿನೀರಿನ ಪರಿಸರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ Nb-ಆಧಾರಿತ MXenes ನ ಅಲ್ಪ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಕೇವಲ ಸಣ್ಣ ಪರಿಸರ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ತೀರ್ಮಾನಿಸುತ್ತೇವೆ. ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳನ್ನು ಮಾದರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಸೂಕ್ಷ್ಮ-ಧಾನ್ಯದ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ಆಕಾರ ರೂಪಾಂತರವನ್ನು ಟ್ರ್ಯಾಕ್ ಮಾಡುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ನಾವು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ ಎಂಬುದು ಗಮನಾರ್ಹ. ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ಈ ಅಧ್ಯಯನವು 2D ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ಜೈವಿಕ ಪರಿಹಾರ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುವ ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ-ಸಂಬಂಧಿತ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಉತ್ತರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಜೈವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ಪರಿಸರ ಪ್ರಭಾವದ ಮತ್ತಷ್ಟು ಅಲ್ಪಾವಧಿಯ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಆಧಾರವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.
ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳು ಅವುಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ನಂತರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಹುಟ್ಟುಹಾಕಿವೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ನ್ಯಾನೊಟೆಕ್ನಾಲಜಿಗಳು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಆಧುನೀಕರಣದ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿವೆ. ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ದೈನಂದಿನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ಏಕೀಕರಣವು ಅನುಚಿತ ವಿಲೇವಾರಿ, ಅಸಡ್ಡೆ ನಿರ್ವಹಣೆ ಅಥವಾ ಅಸಮರ್ಪಕ ಸುರಕ್ಷತಾ ಮೂಲಸೌಕರ್ಯದಿಂದಾಗಿ ಆಕಸ್ಮಿಕ ಬಿಡುಗಡೆಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎರಡು ಆಯಾಮದ (2D) ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳನ್ನು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಬಹುದು ಎಂದು ಊಹಿಸುವುದು ಸಮಂಜಸವಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳ ನಡವಳಿಕೆ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಇನ್ನೂ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪರಿಸರ ವಿಷತ್ವದ ಕಾಳಜಿಗಳು 2D ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳು ಜಲಚರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಸೋರಿಕೆಯಾಗುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿರುವುದು ಆಶ್ಚರ್ಯವೇನಿಲ್ಲ2,3,4,5,6. ಈ ಪರಿಸರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ, ಕೆಲವು 2D ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳು ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೆಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ ವಿವಿಧ ಟ್ರೋಫಿಕ್ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಜೀವಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸಬಹುದು.
ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಸಿಹಿನೀರು ಮತ್ತು ಸಮುದ್ರ ಪರಿಸರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುವ ಪ್ರಾಚೀನ ಜೀವಿಗಳಾಗಿದ್ದು, ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ವಿವಿಧ ರಾಸಾಯನಿಕ ಉತ್ಪನ್ನಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಅವು ಜಲಚರ ಪರಿಸರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ 8,9,10,11,12 ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿವೆ ಆದರೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮ, ಅಗ್ಗದ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ವಿಷತ್ವದ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಸೂಚಕಗಳಾಗಿವೆ 13,14. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು ವೇಗವಾಗಿ ಗುಣಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಗೆ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತವೆ, ಸಾವಯವ ಪದಾರ್ಥಗಳಿಂದ ಕಲುಷಿತಗೊಂಡ ನೀರನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸಲು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ವಿಧಾನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಅವು ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತಿವೆ 15,16.
ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು ಜೈವಿಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಣೆಯ ಮೂಲಕ ನೀರಿನಿಂದ ಅಜೈವಿಕ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು. ಕ್ಲೋರೆಲ್ಲಾ, ಅನಾಬೀನಾ ಇನ್ವಾರ್, ವೆಸ್ಟಿಯೆಲ್ಲೊಪ್ಸಿಸ್ ಪ್ರೊಲಿಫಿಕಾ, ಸ್ಟಿಜಿಯೊಕ್ಲೋನಿಯಮ್ ಟೆನ್ಯೂ ಮತ್ತು ಸಿನೆಕೊಕೊಕಸ್ ಎಸ್‌ಪಿ ನಂತಹ ಕೆಲವು ಪಾಚಿ ಪ್ರಭೇದಗಳು. ಇದು Fe2+, Cu2+, Zn2+ ಮತ್ತು Mn2+19 ನಂತಹ ವಿಷಕಾರಿ ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸಾಗಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪೋಷಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಇತರ ಅಧ್ಯಯನಗಳು Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ಅಥವಾ Pb2+ ಅಯಾನುಗಳು ಜೀವಕೋಶ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಕ್ಲೋರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ಗಳನ್ನು ನಾಶಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಸೀನೆಡೆಸ್ಮಸ್‌ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ.
ಸಾವಯವ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ವಿಭಜನೆ ಮತ್ತು ಭಾರ ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವ ಹಸಿರು ವಿಧಾನಗಳು ಪ್ರಪಂಚದಾದ್ಯಂತದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳ ಗಮನವನ್ನು ಸೆಳೆದಿವೆ. ಈ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ದ್ರವ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಂಸ್ಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಇದಕ್ಕೆ ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಜೈವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳು ಕಡಿಮೆ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಕರಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಜೈವಿಕ ರೂಪಾಂತರಗಳಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಒಳಗಾಗುವಿಕೆಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಇದು ಪರಿಹಾರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತೊಂದರೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಈ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಪ್ರಗತಿ ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ22,23,24,25,26. ಹೀಗಾಗಿ, ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ದುರಸ್ತಿಗಾಗಿ ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಪರಿಹಾರಗಳ ಹುಡುಕಾಟವು ಸಂಕೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಅನ್ವೇಷಿಸದ ಪ್ರದೇಶವಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ. 2D ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ಜೈವಿಕ ರೂಪಾಂತರ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ಅನಿಶ್ಚಿತತೆಯಿಂದಾಗಿ, ಕಡಿತದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಅವನತಿಯ ಸಂಭವನೀಯ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಸುಲಭವಾದ ಮಾರ್ಗವಿಲ್ಲ.
ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳನ್ನು ಅಜೈವಿಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಸಕ್ರಿಯ ಜಲೀಯ ಜೈವಿಕ ಪರಿಹಾರ ಏಜೆಂಟ್ ಆಗಿ ಬಳಸಿದ್ದೇವೆ, ಅಜೈವಿಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರತಿನಿಧಿಯಾಗಿ MXene ನ ಅವನತಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸ್ಥಳದಲ್ಲೇ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವುದರೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗಿದೆ. "MXene" ಎಂಬ ಪದವು Mn+1XnTx ವಸ್ತುವಿನ ಸ್ಟೊಚಿಯೊಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ M ಆರಂಭಿಕ ಪರಿವರ್ತನಾ ಲೋಹವಾಗಿದೆ, X ಇಂಗಾಲ ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ಸಾರಜನಕವಾಗಿದೆ, Tx ಮೇಲ್ಮೈ ಟರ್ಮಿನೇಟರ್ ಆಗಿದೆ (ಉದಾ, -OH, -F, -Cl), ಮತ್ತು n = 1, 2, 3 ಅಥವಾ 427.28. ನಾಗುಯಿಬ್ ಮತ್ತು ಇತರರು MXenes ಅನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದಾಗಿನಿಂದ. ಸೆನ್ಸೋರಿಕ್ಸ್, ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆ ಮತ್ತು ಪೊರೆಯ ಶೋಧನೆ 27,29,30. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, MXenes ಅನ್ನು ಅವುಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕೊಲೊಯ್ಡಲ್ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಸಂಭವನೀಯ ಜೈವಿಕ ಸಂವಹನಗಳಿಂದಾಗಿ ಮಾದರಿ 2D ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು31,32,33,34,35,36.
ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ವಿಧಾನ ಮತ್ತು ನಮ್ಮ ಸಂಶೋಧನಾ ಊಹೆಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಊಹೆಯ ಪ್ರಕಾರ, ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೇಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ-ಸಂಬಂಧಿತ ಭೌತ-ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂವಹನಗಳಿಂದಾಗಿ Nb-ಆಧಾರಿತ MXenes ಅನ್ನು ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಾಗಿ ವಿಘಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಪಾಚಿಯ ಮತ್ತಷ್ಟು ಚೇತರಿಕೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಈ ಊಹೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು, ಆರಂಭಿಕ ನಿಯೋಬಿಯಂ-ಆಧಾರಿತ ಪರಿವರ್ತನಾ ಲೋಹದ ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ನೈಟ್ರೈಡ್‌ಗಳ (MXenes) ಕುಟುಂಬದ ಇಬ್ಬರು ಸದಸ್ಯರು, ಅವುಗಳೆಂದರೆ Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX, ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು.
ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ರಾಫಿಡೋಸೆಲಿಸ್ ಸಬ್‌ಕ್ಯಾಪಿಟಾಟಾದಿಂದ MXene ಚೇತರಿಕೆಗಾಗಿ ಸಂಶೋಧನಾ ವಿಧಾನ ಮತ್ತು ಪುರಾವೆ ಆಧಾರಿತ ಊಹೆಗಳು. ಇದು ಪುರಾವೆ ಆಧಾರಿತ ಊಹೆಗಳ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯ ಮಾತ್ರ ಎಂಬುದನ್ನು ದಯವಿಟ್ಟು ಗಮನಿಸಿ. ಸರೋವರದ ಪರಿಸರವು ಬಳಸಿದ ಪೋಷಕಾಂಶ ಮಾಧ್ಯಮ ಮತ್ತು ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಉದಾ, ದೈನಂದಿನ ಚಕ್ರ ಮತ್ತು ಲಭ್ಯವಿರುವ ಅಗತ್ಯ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳಲ್ಲಿನ ಮಿತಿಗಳು). BioRender.com ನೊಂದಿಗೆ ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಆದ್ದರಿಂದ, MXene ಅನ್ನು ಮಾದರಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿ ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ಇತರ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಗಮನಿಸಲಾಗದ ವಿವಿಧ ಜೈವಿಕ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ನಾವು ಬಾಗಿಲು ತೆರೆದಿದ್ದೇವೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ನಿಯೋಬಿಯಂ-ಆಧಾರಿತ MXenes ನಂತಹ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ಜೈವಿಕ-ಮರುಪರೀಕ್ಷೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೇ ರಾಫಿಡೋಸೆಲಿಸ್ ಸಬ್‌ಕ್ಯಾಪಿಟಾಟಾದಿಂದ ನಾವು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ. ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೇಗಳು Nb-MXenes ಗಳನ್ನು ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಾದ NbO ಮತ್ತು Nb2O5 ಆಗಿ ವಿಘಟಿಸಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿವೆ, ಇದು ನಿಯೋಬಿಯಂ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳನ್ನು ಸಹ ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ಜೈವಿಕ-ಮರುಪರೀಕ್ಷೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೇಲ್ಮೈ ಭೌತ-ರಾಸಾಯನಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಮೂಲಭೂತ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಉತ್ತರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, 2D ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ಆಕಾರದಲ್ಲಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ನಾವು ಸರಳ ಆಕಾರ-ಪ್ಯಾರಾಮೀಟರ್-ಆಧಾರಿತ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ. ಇದು ಅಜೈವಿಕ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ವಿವಿಧ ಪರಿಸರ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಕುರಿತು ಅಲ್ಪಾವಧಿಯ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರೇರಣೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ನಮ್ಮ ಅಧ್ಯಯನವು ವಸ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ವಸ್ತುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸಿಹಿನೀರಿನ ಪರಿಸರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳ ಸಂಭಾವ್ಯ ಪರಿಣಾಮಗಳ ವಿಸ್ತೃತ ಅಲ್ಪಾವಧಿ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ನಾವು ಆಧಾರವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ, ಅದನ್ನು ಈಗ ಸುಲಭವಾಗಿ ಪರಿಶೀಲಿಸಬಹುದು.
MXenes ವಿಶಿಷ್ಟ ಮತ್ತು ಆಕರ್ಷಕ ಭೌತಿಕ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ವರ್ಗದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅನೇಕ ಸಂಭಾವ್ಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಅವುಗಳ ಸ್ಟೊಚಿಯೊಮೆಟ್ರಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಮ್ಮ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಎರಡು ರೀತಿಯ Nb-ಆಧಾರಿತ ಶ್ರೇಣೀಕೃತ ಏಕ-ಪದರ (SL) MXenes, Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX ಅನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಈ ನ್ಯಾನೊಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಜೈವಿಕ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಬಹುದು. ಪರಮಾಣು ತೆಳುವಾದ MAX-ಹಂತ A-ಪದರಗಳ ಮೇಲಿನಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಆಯ್ದ ಎಚ್ಚಣೆ ಮೂಲಕ MXenes ಅನ್ನು ಅವುಗಳ ಆರಂಭಿಕ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. MAX ಹಂತವು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ಗಳ "ಬಂಧಿತ" ಬ್ಲಾಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು MnAXn-1 ಸ್ಟೊಚಿಯೊಮೆಟ್ರಿಯೊಂದಿಗೆ Al, Si ಮತ್ತು Sn ನಂತಹ "A" ಅಂಶಗಳ ತೆಳುವಾದ ಪದರಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ತ್ರಯಾತ್ಮಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಆಗಿದೆ. ಆರಂಭಿಕ MAX ಹಂತದ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿತ್ತು (ಪೂರಕ ಮಾಹಿತಿ, SI, ಚಿತ್ರ S1 ನೋಡಿ). 48% HF (ಹೈಡ್ರೋಫ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ) ನೊಂದಿಗೆ Al ಪದರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ ನಂತರ ಬಹುಪದರ (ML) Nb-MXene ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಯಿತು. ML-Nb2CTx ಮತ್ತು ML-Nb4C3TX ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಮೂಲಕ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು (ಚಿತ್ರಗಳು S1c ಮತ್ತು S1d ಕ್ರಮವಾಗಿ) ಮತ್ತು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಲೇಯರ್ಡ್ MXene ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು ಉದ್ದವಾದ ರಂಧ್ರದಂತಹ ಸೀಳುಗಳ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಎರಡೂ Nb-MXenes ಹಿಂದೆ ಆಮ್ಲ ಎಚ್ಚಣೆಯಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟ MXene ಹಂತಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ27,38. MXene ನ ರಚನೆಯನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸಿದ ನಂತರ, ನಾವು ಅದನ್ನು ಟೆಟ್ರಾಬ್ಯುಟಿಲಾಮೋನಿಯಮ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್ (TBAOH) ನ ಇಂಟರ್ಕಲೇಷನ್ ಮೂಲಕ ಪದರಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಿದ್ದೇವೆ ನಂತರ ತೊಳೆಯುವುದು ಮತ್ತು ಸೋನಿಕೇಶನ್ ಮೂಲಕ, ನಂತರ ನಾವು ಏಕ-ಪದರ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ-ಪದರದ (SL) 2D Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ.
ಎಚ್ಚಣೆ ಮತ್ತು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸಿಪ್ಪೆಸುಲಿಯುವಿಕೆಯ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ನಾವು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (HRTEM) ಮತ್ತು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (XRD) ಅನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದೇವೆ. ಇನ್ವರ್ಸ್ ಫಾಸ್ಟ್ ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ (IFFT) ಮತ್ತು ಫಾಸ್ಟ್ ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ (FFT) ಬಳಸಿ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ HRTEM ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 2 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪರಮಾಣು ಪದರದ ರಚನೆಯನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಲು ಮತ್ತು ಇಂಟರ್‌ಪ್ಲಾನರ್ ದೂರವನ್ನು ಅಳೆಯಲು Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಅಂಚನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಆಧಾರಿತವಾಗಿ ಇರಿಸಲಾಗಿತ್ತು. MXene Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ HRTEM ಚಿತ್ರಗಳು ಅವುಗಳ ಪರಮಾಣು ತೆಳುವಾದ ಲೇಯರ್ಡ್ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದವು (ಚಿತ್ರ 2a1, a2 ನೋಡಿ), ಈ ಹಿಂದೆ ನಾಗುಯಿಬ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ವರದಿ ಮಾಡಿದಂತೆ. ಎರಡು ಪಕ್ಕದ Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx ಏಕಪದರಗಳಿಗೆ, ನಾವು ಕ್ರಮವಾಗಿ 0.74 ಮತ್ತು 1.54 nm ನ ಇಂಟರ್‌ಪ್ಲೇಯರ್ ಅಂತರವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ 2b1,b2), ಇದು ನಮ್ಮ ಹಿಂದಿನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಹ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ38. Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx ಏಕಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ತೋರಿಸುವ ವಿಲೋಮ ವೇಗದ ಫೋರಿಯರ್ ರೂಪಾಂತರ (ಚಿತ್ರ 2c1, c2) ಮತ್ತು ವೇಗದ ಫೋರಿಯರ್ ರೂಪಾಂತರ (ಚಿತ್ರ 2d1, d2) ದಿಂದ ಇದನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ದೃಢಪಡಿಸಲಾಯಿತು. ಚಿತ್ರವು ನಿಯೋಬಿಯಂ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಗಾಢ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳ ಪರ್ಯಾಯವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ MXenes ನ ಲೇಯರ್ಡ್ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸುತ್ತದೆ. Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx ಗಾಗಿ ಪಡೆದ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರಸರಣ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (EDX) ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ (ಚಿತ್ರಗಳು S2a ಮತ್ತು S2b) ಯಾವುದೇ ಅಲ್ ಶಿಖರವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚದ ಕಾರಣ ಮೂಲ MAX ಹಂತದ ಯಾವುದೇ ಅವಶೇಷವನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ.
SL Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು, (a) ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (HRTEM) ಸೈಡ್-ವ್ಯೂ 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಅನುಗುಣವಾದ, (b) ತೀವ್ರತೆಯ ಮೋಡ್, (c) ವಿಲೋಮ ವೇಗದ ಫೋರಿಯರ್ ರೂಪಾಂತರ (IFFT), (d) ವೇಗದ ಫೋರಿಯರ್ ರೂಪಾಂತರ (FFT), (e) Nb-MXenes ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಮಾದರಿಗಳು. SL 2D Nb2CTx ಗಾಗಿ, ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು (a1, b1, c1, d1, e1) ಎಂದು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. SL 2D Nb4C3Tx ಗಾಗಿ, ಸಂಖ್ಯೆಗಳನ್ನು (a2, b2, c2, d2, e1) ಎಂದು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
SL Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx MXenes ನ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ವಿವರ್ತನೆ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರ 2e1 ಮತ್ತು e2 ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. 4.31 ಮತ್ತು 4.32 ನಲ್ಲಿರುವ ಶಿಖರಗಳು (002) ಕ್ರಮವಾಗಿ ಹಿಂದೆ ವಿವರಿಸಿದ ಲೇಯರ್ಡ್ MXenes Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX38,39,40,41 ಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ. XRD ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಕೆಲವು ಉಳಿದಿರುವ ML ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು MAX ಹಂತಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸಹ ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ SL Nb4C3Tx (ಚಿತ್ರ 2e2) ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ XRD ಮಾದರಿಗಳು. MAX ಹಂತದ ಸಣ್ಣ ಕಣಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ Nb4C3Tx ಪದರಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಬಲವಾದ MAX ಶಿಖರವನ್ನು ವಿವರಿಸಬಹುದು.
ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯು R. ಸಬ್‌ಕ್ಯಾಪಿಟಾಟಾ ಜಾತಿಗೆ ಸೇರಿದ ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದೆ. ಪ್ರಮುಖ ಆಹಾರ ಜಾಲಗಳಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಪ್ರಮುಖ ಉತ್ಪಾದಕರಾಗಿರುವುದರಿಂದ ನಾವು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ42. ಆಹಾರ ಸರಪಳಿಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಸಾಗಿಸಲ್ಪಡುವ ವಿಷಕಾರಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದಾಗಿ ಅವು ವಿಷತ್ವದ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಸೂಚಕಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ43. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, R. ಸಬ್‌ಕ್ಯಾಪಿಟಾಟಾದ ಮೇಲಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಿಹಿನೀರಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಗಳಿಗೆ SL Nb-MXenes ನ ಪ್ರಾಸಂಗಿಕ ವಿಷತ್ವದ ಮೇಲೆ ಬೆಳಕು ಚೆಲ್ಲಬಹುದು. ಇದನ್ನು ವಿವರಿಸಲು, ಪ್ರತಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮಜೀವಿಯು ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಇರುವ ವಿಷಕಾರಿ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗೆ ವಿಭಿನ್ನ ಸಂವೇದನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಊಹಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಜೀವಿಗಳಿಗೆ, ವಸ್ತುಗಳ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಅವುಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಿತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಅವುಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಸಾವಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಮತ್ತು MXenes ನಡುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ಚೇತರಿಕೆಯ ನಮ್ಮ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗಾಗಿ, ನಾವು Nb-MXenes ನ ನಿರುಪದ್ರವ ಮತ್ತು ವಿಷಕಾರಿ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ನಿರ್ಧರಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಇದನ್ನು ಮಾಡಲು, ನಾವು 0 (ಉಲ್ಲೇಖವಾಗಿ), 0.01, 0.1 ಮತ್ತು 10 mg l-1 MXene ಸಾಂದ್ರತೆಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ MXene (100 mg l-1 MXene) ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸೋಂಕಿತ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಇದು ಯಾವುದೇ ಜೈವಿಕ ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ತೀವ್ರ ಮತ್ತು ಮಾರಕವಾಗಬಹುದು. .
ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಮೇಲೆ SL Nb-MXenes ನ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು 0 mg l-1 ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಅಳೆಯಲಾದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಉತ್ತೇಜನ (+) ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಬಂಧ (-) ದ ಶೇಕಡಾವಾರು ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ, Nb-MAX ಹಂತ ಮತ್ತು ML Nb-MXenes ಗಳನ್ನು ಸಹ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು SI ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ S3 ನೋಡಿ). ಚಿತ್ರ 3a,b ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, 0.01 ರಿಂದ 10 mg/l ವರೆಗಿನ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ SL Nb-MXenes ವಿಷತ್ವದಿಂದ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಹೊರಗುಳಿದಿದೆ ಎಂದು ಪಡೆದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ದೃಢಪಡಿಸಿದವು. Nb2CTx ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸಿದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ 5% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಸರ ವಿಷತ್ವವನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಿಲ್ಲ.
SL (a) Nb2CTx ಮತ್ತು (b) Nb4C3TX MXene ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಚೋದನೆ (+) ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಬಂಧ (-). 24, 48 ಮತ್ತು 72 ಗಂಟೆಗಳ MXene-ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಗಮನಾರ್ಹ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು (ಟಿ-ಪರೀಕ್ಷೆ, p < 0.05) ನಕ್ಷತ್ರ ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ (*) ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. ಗಮನಾರ್ಹ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು (ಟಿ-ಪರೀಕ್ಷೆ, p < 0.05) ನಕ್ಷತ್ರ ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ (*) ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. Значимые данные (t-критерий, p <0,05) отмечены звездочкой (*). ಗಮನಾರ್ಹ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು (t-ಪರೀಕ್ಷೆ, p < 0.05) ನಕ್ಷತ್ರ ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ (*) ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ.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 данные (t-test, p <0,05) отмечены звездочкой (*). ಪ್ರಮುಖ ದತ್ತಾಂಶವನ್ನು (t-ಪರೀಕ್ಷೆ, p < 0.05) ನಕ್ಷತ್ರ ಚಿಹ್ನೆಯಿಂದ (*) ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ.ಕೆಂಪು ಬಾಣಗಳು ಪ್ರತಿಬಂಧಕ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ನಿರ್ಮೂಲನೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.
ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, Nb4C3TX ನ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು ವಿಷಕಾರಿಯಾಗಿ ಪರಿಣಮಿಸಿದವು, ಆದರೆ 7% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಲ್ಲ. ನಿರೀಕ್ಷೆಯಂತೆ, 100mg L-1 ನಲ್ಲಿ MXenes ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಷತ್ವ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರತಿಬಂಧವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದವು ಎಂದು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, MAX ಅಥವಾ ML ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಯಾವುದೇ ವಸ್ತುಗಳು ವಿಷಕಾರಿ/ವಿಷಕಾರಿ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಪ್ರವೃತ್ತಿ ಮತ್ತು ಸಮಯ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ (ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ SI ನೋಡಿ). MAX ಹಂತಕ್ಕೆ (ಚಿತ್ರ S3 ನೋಡಿ) ವಿಷತ್ವವು ಸರಿಸುಮಾರು 15-25% ತಲುಪಿತು ಮತ್ತು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು, ಆದರೆ SL Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX MXene ಗೆ ಹಿಮ್ಮುಖ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರತಿಬಂಧವು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು. ಇದು 24 ಗಂಟೆಗಳ ನಂತರ ಸರಿಸುಮಾರು 17% ತಲುಪಿತು ಮತ್ತು 72 ಗಂಟೆಗಳ ನಂತರ 5% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ 3a, b, ಕ್ರಮವಾಗಿ).
ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, SL Nb4C3TX ಗೆ, ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರತಿಬಂಧವು 24 ಗಂಟೆಗಳ ನಂತರ ಸುಮಾರು 27% ತಲುಪಿತು, ಆದರೆ 72 ಗಂಟೆಗಳ ನಂತರ ಅದು ಸುಮಾರು 1% ಕ್ಕೆ ಇಳಿಯಿತು. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಪ್ರಚೋದನೆಯ ವಿಲೋಮ ಪ್ರತಿಬಂಧ ಎಂದು ಲೇಬಲ್ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು SL Nb4C3TX MXene ಗೆ ಪರಿಣಾಮವು ಬಲವಾಗಿತ್ತು. SL Nb2CTx MXene ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ Nb4C3TX (24 ಗಂಟೆಗೆ 10 mg L-1 ನಲ್ಲಿ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ) ನೊಂದಿಗೆ ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಚೋದನೆಯನ್ನು ಮೊದಲೇ ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಜೀವರಾಶಿ ದ್ವಿಗುಣಗೊಳಿಸುವ ದರ ವಕ್ರರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಬಂಧ-ಪ್ರಚೋದನೆ ಹಿಮ್ಮುಖ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಸಹ ಚೆನ್ನಾಗಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ ಚಿತ್ರ S4 ನೋಡಿ). ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, Ti3C2TX MXene ನ ಪರಿಸರ ವಿಷತ್ವವನ್ನು ಮಾತ್ರ ವಿಭಿನ್ನ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಇದು ಜೀಬ್ರಾಫಿಶ್ ಭ್ರೂಣಗಳಿಗೆ ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲ 44 ಆದರೆ ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೆ ಡೆಸ್ಮೊಡೆಸ್ಮಸ್ ಕ್ವಾಡ್ರಿಕಾಡಾ ಮತ್ತು ಸೋರ್ಗಮ್ ಸ್ಯಾಕರಟಮ್ ಸಸ್ಯಗಳಿಗೆ ಮಧ್ಯಮವಾಗಿ ಪರಿಸರ ವಿಷಕಾರಿಯಾಗಿದೆ 45. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಇತರ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕೋಶ ರೇಖೆಗಳಿಗಿಂತ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಕೋಶ ರೇಖೆಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಷತ್ವ ಸೇರಿವೆ 46,47. ಪರೀಕ್ಷಾ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು Nb-MXenes ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತವೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕ್ಲೋರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್ ಸ್ಟ್ರೋಮಾದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 8 pH ಇದ್ದರೆ, RuBisCO ಕಿಣ್ವದ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗೆ ಇದು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, pH ಬದಲಾವಣೆಗಳು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ದರವನ್ನು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ48,49. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪ್ರಯೋಗದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಾವು pH ನಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲಿಲ್ಲ (ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ SI, ಚಿತ್ರ S5 ನೋಡಿ). ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, Nb-MXenes ಹೊಂದಿರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ದ್ರಾವಣದ pH ಅನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿತು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಇಳಿಕೆ ಶುದ್ಧ ಮಾಧ್ಯಮದ pH ನಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಹೋಲುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಕಂಡುಬರುವ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಶುದ್ಧ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗೆ ಅಳೆಯಲ್ಪಟ್ಟಂತೆಯೇ ಇತ್ತು (ನಿಯಂತ್ರಣ ಮಾದರಿ). ಹೀಗಾಗಿ, ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ pH ನಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಂದ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ನಾವು ತೀರ್ಮಾನಿಸುತ್ತೇವೆ.
ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸಂಶ್ಲೇಷಿತ MXenes ಮೇಲ್ಮೈ ಅಂತ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ (Tx ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ). ಇವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳು -O, -F ಮತ್ತು -OH. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಮೇಲ್ಮೈ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವು ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಈ ಗುಂಪುಗಳು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿ ವಿತರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ MXene50 ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಅವುಗಳ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಊಹಿಸಲು ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ. ಬೆಳಕಿನಿಂದ ನಿಯೋಬಿಯಂನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕೆ Tx ವೇಗವರ್ಧಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿರಬಹುದು ಎಂದು ವಾದಿಸಬಹುದು. ಮೇಲ್ಮೈ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಅವುಗಳ ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೆಟೆರೊಜಂಕ್ಷನ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಬಹು ಆಂಕರ್ ಮಾಡುವ ತಾಣಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ 51. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮಾಧ್ಯಮ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ಒದಗಿಸಲಿಲ್ಲ (ವಿವರವಾದ ಮಾಧ್ಯಮ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು SI ಕೋಷ್ಟಕ S6 ನಲ್ಲಿ ಕಾಣಬಹುದು). ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಯಾವುದೇ ಮೇಲ್ಮೈ ಮಾರ್ಪಾಡು ಸಹ ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಪದರದ ನಂತರದ ಸಂಸ್ಕರಣೆ, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ, ಸಾವಯವ ಮತ್ತು ಅಜೈವಿಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಮಾರ್ಪಾಡು 52,53,54,55,56 ಅಥವಾ ಮೇಲ್ಮೈ ಚಾರ್ಜ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ 38 ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ MXenes ನ ಜೈವಿಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿನ ವಸ್ತು ಅಸ್ಥಿರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಏನಾದರೂ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆಯೇ ಎಂದು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು, ನಾವು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮಾಧ್ಯಮ ಮತ್ತು ಅಯಾನೀಕರಿಸಿದ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಜೀಟಾ (ζ) ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಧ್ಯಯನಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ (ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ). ನಮ್ಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು SL Nb-MXenes ಸಾಕಷ್ಟು ಸ್ಥಿರವಾಗಿವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ (MAX ಮತ್ತು ML ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗಾಗಿ SI ಚಿತ್ರ S6 ನೋಡಿ). SL MXenes ನ ಜೀಟಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಸುಮಾರು -10 mV ಆಗಿದೆ. SR Nb2CTx ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ζ ನ ಮೌಲ್ಯವು Nb4C3Tx ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ζ ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿನ ಅಂತಹ ಬದಲಾವಣೆಯು ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯು ಸಂಸ್ಕೃತಿ ಮಾಧ್ಯಮದಿಂದ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂಸ್ಕೃತಿ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ Nb-MXenes ನ ಜೀಟಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ವಾಹಕತೆಯ ತಾತ್ಕಾಲಿಕ ಮಾಪನಗಳು (ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ SI ನಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರಗಳು S7 ಮತ್ತು S8 ನೋಡಿ) ನಮ್ಮ ಊಹೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುವಂತೆ ತೋರುತ್ತದೆ.
ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎರಡೂ Nb-MXene SL ಗಳು ಶೂನ್ಯದಿಂದ ಕನಿಷ್ಠ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು. ಇದು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ನಮ್ಮ ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ Nb-MXenes ನ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆಯೇ ಎಂದು ನಾವು ನಿರ್ಣಯಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಪೋಷಕಾಂಶ ಮಾಧ್ಯಮ ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸಿದ ನಂತರ MXenes ನ ಜೀಟಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಮತ್ತು ವಾಹಕತೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು SI ನಲ್ಲಿ ಕಾಣಬಹುದು (ಚಿತ್ರಗಳು S9 ಮತ್ತು S10). ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಎರಡೂ MXenes ನ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ. Nb2CTx SL ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಜೀಟಾ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು (72 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾವು ನಂತರ -15.8 ಮತ್ತು -19.1 mV). SL Nb4C3TX ನ ಜೀಟಾ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯು ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಾಯಿತು, ಆದರೆ 72 ಗಂಟೆಗಳ ನಂತರ ಅದು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಲ್ಲದೆ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ (-18.1 vs. -9.1 mV).
ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕಾವುಕೊಡಲಾದ Nb-MXene ದ್ರಾವಣಗಳ ಕಡಿಮೆ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ, ಇದು ಪೌಷ್ಟಿಕ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ನೀರಿನಲ್ಲಿ MXenes ನ ಅಸ್ಥಿರತೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದಿಂದಾಗಿ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು Nb-MXene ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೇಗಾದರೂ ತೆರವುಗೊಳಿಸಿದವು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಂಭವವನ್ನು (MXene ನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ) ತಡೆಯಿತು ಎಂದು ನಾವು ಅನುಮಾನಿಸುತ್ತೇವೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ವಸ್ತುಗಳ ಪ್ರಕಾರಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಇದನ್ನು ಕಾಣಬಹುದು.
ನಮ್ಮ ಪರಿಸರ ವಿಷಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ Nb-MXenes ನ ವಿಷತ್ವ ಮತ್ತು ಪ್ರಚೋದಿತ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಅಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ರತಿಬಂಧವನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿದರೂ, ನಮ್ಮ ಅಧ್ಯಯನದ ಉದ್ದೇಶವು ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಂಭವನೀಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುವುದು. ಪಾಚಿಗಳಂತಹ ಜೀವಿಗಳು ಅವುಗಳ ಪರಿಸರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಪರಿಚಯವಿಲ್ಲದ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಅಥವಾ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ, ಅವು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಹುದು58,59. ವಿಷಕಾರಿ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ತಮ್ಮನ್ನು ತಾವು ಪೋಷಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಅವು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಬೆಳೆಯಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ60. ವಿಷಕಾರಿ ಪದಾರ್ಥಗಳನ್ನು ಸೇವಿಸಿದ ನಂತರ, ಆಕಾರ ಅಥವಾ ರೂಪವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವಂತಹ ರಕ್ಷಣಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಸಹ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು58,59. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ರಕ್ಷಣಾ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಯಾವುದೇ ಚಿಹ್ನೆಯು ಪರೀಕ್ಷಾ ಸಂಯುಕ್ತದ ವಿಷತ್ವದ ಸ್ಪಷ್ಟ ಸೂಚಕವಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ಕೆಲಸದಲ್ಲಿ, ನಾವು SEM ಮೂಲಕ SL Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಭಾವ್ಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫ್ಲೋರೊಸೆನ್ಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XRF) ಮೂಲಕ Nb-ಆಧಾರಿತ MXene ನ ಸಂಭಾವ್ಯ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಚಟುವಟಿಕೆಯ ವಿಷತ್ವ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು SEM ಮತ್ತು XRF ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಳನ್ನು MXene ನ ಅತ್ಯಧಿಕ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ನಡೆಸಲಾಯಿತು ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ.
SEM ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 4 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಂಸ್ಕರಿಸದ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳು (ಚಿತ್ರ 4a, ಉಲ್ಲೇಖ ಮಾದರಿಯನ್ನು ನೋಡಿ) ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ R. ಸಬ್‌ಕ್ಯಾಪಿಟಾಟಾ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಕ್ರೋಸೆಂಟ್ ತರಹದ ಕೋಶ ಆಕಾರವನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸಿವೆ. ಜೀವಕೋಶಗಳು ಚಪ್ಪಟೆಯಾಗಿ ಮತ್ತು ಸ್ವಲ್ಪ ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿ ಕಾಣುತ್ತವೆ. ಕೆಲವು ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ ಮತ್ತು ಸಿಕ್ಕಿಹಾಕಿಕೊಂಡಿವೆ, ಆದರೆ ಇದು ಬಹುಶಃ ಮಾದರಿ ತಯಾರಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗಿರಬಹುದು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಶುದ್ಧ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳು ನಯವಾದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದವು ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಲಿಲ್ಲ.
72 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ತೀವ್ರ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ (100 mg L-1) ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಮತ್ತು MXene ನ್ಯಾನೊಶೀಟ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ SEM ಚಿತ್ರಗಳು. (a) SL (b) Nb2CTx ಮತ್ತು (c) Nb4C3TX MXenes ನೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಸಂಸ್ಕರಿಸದ ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು. Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಕೆಂಪು ಬಾಣಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ. ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದಿಂದ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಸಹ ಸೇರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, SL Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳು ಹಾನಿಗೊಳಗಾದವು (ಚಿತ್ರ 4b, c, ಕೆಂಪು ಬಾಣಗಳನ್ನು ನೋಡಿ). Nb2CTx MXene (ಚಿತ್ರ 4b) ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇಗಳು ಲಗತ್ತಿಸಲಾದ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಬೆಳೆಯುತ್ತವೆ, ಇದು ಅವುಗಳ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ನಾವು ಬೆಳಕಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಈ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ (ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ SI ಚಿತ್ರ S11 ನೋಡಿ). ಈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇಗಳ ಶರೀರಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಜೀವಕೋಶದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವಂತಹ ಕೋಶ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ತಮ್ಮನ್ನು ತಾವು ರಕ್ಷಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಲ್ಲಿ ಒಂದು ತೋರಿಕೆಯ ಆಧಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ವಾಸ್ತವವಾಗಿ Nb-MXenes ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. SEM ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಸರಿಸುಮಾರು 52% ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳು Nb-MXenes ಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಿವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ, ಆದರೆ ಈ ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ 48% ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಿವೆ. SL Nb4C3Tx MXene ಗಾಗಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು MXene ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್‌ಗಳಿಂದ ಸ್ಥಳೀಕರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬೆಳೆಯುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 4c). ಆದಾಗ್ಯೂ, ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್‌ಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ನುಗ್ಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಹಾನಿಯನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಲಿಲ್ಲ.
ಜೀವಕೋಶದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಕಣಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ನೆರಳು (ನೆರಳು) ಪರಿಣಾಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಅಡಚಣೆಗೆ ಸ್ವಯಂ-ಸಂರಕ್ಷಣೆಯು ಸಮಯ-ಅವಲಂಬಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ನಡವಳಿಕೆಯಾಗಿದೆ62. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ನಡುವೆ ಇರುವ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಸ್ತುವು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು) ಕ್ಲೋರೋಪ್ಲಾಸ್ಟ್‌ಗಳಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇದು ಪಡೆದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರಲ್ಲಿ ನಮಗೆ ಯಾವುದೇ ಸಂದೇಹವಿಲ್ಲ. ನಮ್ಮ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕೀಯ ಅವಲೋಕನಗಳಿಂದ ತೋರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಂತೆ, 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸುತ್ತುವರಿಯಲ್ಪಟ್ಟಿರಲಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳಲಿಲ್ಲ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು Nb-MXenes ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿದ್ದಾಗಲೂ ಸಹ. ಬದಲಾಗಿ, ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಅವುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಆವರಿಸದೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ಆಧಾರಿತವಾಗಿವೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಅಂತಹ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು/ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಸೆಟ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಮಿತಿಗೊಳಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಕೆಲವು ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಜೀವಿಗಳಿಂದ ಬೆಳಕಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿವೆ63,64,65,66.
SEM ಚಿತ್ರಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ನಿಯೋಬಿಯಂ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ದೃಢೀಕರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಕಾರಣ, ನಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನವು ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸಲು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫ್ಲೋರೊಸೆನ್ಸ್ (XRF) ಮತ್ತು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XPS) ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯತ್ತ ತಿರುಗಿತು. ಆದ್ದರಿಂದ, MXenes, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಲಗತ್ತಿಸಲಾದ MXenes ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸದ ಉಲ್ಲೇಖ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಮಾದರಿಗಳ Nb ಶಿಖರಗಳ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ನಾವು ಹೋಲಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಯಾವುದೇ Nb ಅಪ್‌ಟೇಕ್ ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಲಗತ್ತಿಸಲಾದ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್‌ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಪಡೆದ Nb ಮೌಲ್ಯವು ಶೂನ್ಯವಾಗಿರಬೇಕು ಎಂಬುದು ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಸಂಗತಿ. ಆದ್ದರಿಂದ, Nb ಅಪ್‌ಟೇಕ್ ಸಂಭವಿಸಿದಲ್ಲಿ, XRF ಮತ್ತು XPS ಎರಡೂ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ Nb ಪೀಕ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸಬೇಕು.
XRF ವರ್ಣಪಟಲದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, SL Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx MXene ನೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೇ ಮಾದರಿಗಳು SL Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx MXene ಗಾಗಿ Nb ಶಿಖರಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು (ಚಿತ್ರ 5a ನೋಡಿ, MAX ಮತ್ತು ML MXenes ಗಾಗಿ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು SI, ಚಿತ್ರ S12–C17 ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಹ ಗಮನಿಸಿ). ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, Nb ಶಿಖರದ ತೀವ್ರತೆಯು ಎರಡೂ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5a ನಲ್ಲಿ ಕೆಂಪು ಪಟ್ಟಿಗಳು). ಪಾಚಿ ಹೆಚ್ಚು Nb ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಜೀವಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ Nb ಸಂಗ್ರಹಣೆಗೆ ಗರಿಷ್ಠ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು Nb4C3Tx MXene ಅನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 5a ನಲ್ಲಿ ನೀಲಿ ಪಟ್ಟಿಗಳು). ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ಲೋಹಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೇಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ67,68. ಶಂಶಾದಾ ಮತ್ತು ಇತರರು67 pH ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಸಿಹಿನೀರಿನ ಪಾಚಿಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ರೈಝ್ ಮತ್ತು ಇತರರು 68 ಗಮನಿಸಿದ್ದು, ಲೋಹಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಡಲಕಳೆ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು Ni2+ ಗಿಂತ Pb2+ ಗೆ ಸುಮಾರು 25% ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ.
(ಎ) 72 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ SL Nb-MXenes (100 mg L-1) ನ ತೀವ್ರ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ಕಾವುಕೊಡಲಾದ ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಬೇಸಲ್ Nb ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ XRF ಫಲಿತಾಂಶಗಳು. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಶುದ್ಧ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ (ನಿಯಂತ್ರಣ ಮಾದರಿ, ಬೂದು ಕಾಲಮ್‌ಗಳು), ಮೇಲ್ಮೈ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು (ನೀಲಿ ಕಾಲಮ್‌ಗಳು) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ (ಕೆಂಪು ಕಾಲಮ್‌ಗಳು) α ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಧಾತುರೂಪದ Nb ಪ್ರಮಾಣ, (ಬಿ) SL Nb-MXenes ನೊಂದಿಗೆ ಕಾವುಕೊಟ್ಟ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಇರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಸಾವಯವ ಘಟಕಗಳು (C=O ಮತ್ತು CHx/C–O) ಮತ್ತು Nb ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಶೇಕಡಾವಾರು, (ಸಿ–ಇ) ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಆಂತರಿಕಗೊಳಿಸಲಾದ XPS SL Nb2CTx ವರ್ಣಪಟಲ ಮತ್ತು (fh) SL Nb4C3Tx MXene ನ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಶಿಖರದ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ.
ಆದ್ದರಿಂದ, Nb ಅನ್ನು ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಹುದೆಂದು ನಾವು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಇದನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು, ನಾವು MXenes Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX ಮತ್ತು ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳ ಮೇಲೆ XPS ಅಧ್ಯಯನಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ. ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ Nb-MXenes ಮತ್ತು MXenes ನೊಂದಿಗೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 5b ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಿರೀಕ್ಷೆಯಂತೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ MXene ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ Nb 3d ಶಿಖರಗಳನ್ನು ನಾವು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಿದ್ದೇವೆ. C=O, CHx/CO, ಮತ್ತು Nb ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ನಿರ್ಣಯವನ್ನು ಇನ್ಕ್ಯುಬೇಟೆಡ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ಪಡೆದ Nb 3d, O 1s ಮತ್ತು C 1s ವರ್ಣಪಟಲದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 5f-h) MXenes. ಕೋಷ್ಟಕ S1-3 ಫಿಟ್‌ನಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಗರಿಷ್ಠ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಾರೆ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ವಿವರಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. Nb2CTx SL ಮತ್ತು Nb4C3Tx SL ನ Nb 3d ಪ್ರದೇಶಗಳು (ಚಿತ್ರ 5c, f) ಒಂದು Nb2O5 ಘಟಕಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಎಂಬುದು ಗಮನಾರ್ಹ. ಇಲ್ಲಿ, ನಾವು ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ MXene-ಸಂಬಂಧಿತ ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡಿಲ್ಲ, ಇದು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು Nb ನ ಆಕ್ಸೈಡ್ ರೂಪವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ನಾವು C–C, CHx/C–O, C=O, ಮತ್ತು –COOH ಘಟಕಗಳೊಂದಿಗೆ C 1 s ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ನಾವು CHx/C–O ಮತ್ತು C=O ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳ ಸಾವಯವ ಕೊಡುಗೆಗೆ ನಿಯೋಜಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಈ ಸಾವಯವ ಘಟಕಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ Nb2CTx SL ಮತ್ತು Nb4C3TX SL ನಲ್ಲಿ C 1s ಶಿಖರಗಳಲ್ಲಿ 36% ಮತ್ತು 41% ರಷ್ಟಿವೆ. ನಂತರ ನಾವು SL Nb2CTx ಮತ್ತು SL Nb4C3TX ನ O 1s ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಸಾವಯವ ಘಟಕಗಳು (CHx/CO) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ನೀರಿನಿಂದ Nb2O5 ನೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸಿದ್ದೇವೆ.
ಅಂತಿಮವಾಗಿ, XPS ಫಲಿತಾಂಶಗಳು Nb ನ ರೂಪವನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಸೂಚಿಸಿದವು, ಅದರ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮಾತ್ರವಲ್ಲ. Nb 3d ಸಿಗ್ನಲ್‌ನ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ಡಿಕನ್ವಲ್ಯೂಷನ್‌ನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಪ್ರಕಾರ, Nb ಅಯಾನುಗಳು ಅಥವಾ MXene ಅಲ್ಲ, ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಹೀರಲ್ಪಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, XPS ಫಲಿತಾಂಶಗಳು SL Nb4C3TX MXene ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಮೈಕ್ರೋಆಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳು SL Nb2CTx ನಿಂದ Nb ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ.
ನಮ್ಮ Nb ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಪ್ರಭಾವಶಾಲಿಯಾಗಿದ್ದರೂ ಮತ್ತು MXene ಅವನತಿಯನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ನಮಗೆ ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟರೂ, 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಬಂಧಿತ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲು ಯಾವುದೇ ವಿಧಾನ ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, 2D Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಹುದಾದ ಸೂಕ್ತವಾದ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ನಾವು ನಿರ್ಧರಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸುವ ಪ್ರಭೇದಗಳು ಯಾವುದೇ ರೂಪಾಂತರ, ವಿಭಜನೆ ಅಥವಾ ಡಿಫ್ರಾಗ್ಮೆಂಟೇಶನ್‌ಗೆ ಒಳಗಾಗಿದ್ದರೆ, ಇದು ಸಮಾನವಾದ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪ್ರದೇಶದ ವ್ಯಾಸ, ದುಂಡಗಿನತೆ, ಫೆರೆಟ್ ಅಗಲ ಅಥವಾ ಫೆರೆಟ್ ಉದ್ದದಂತಹ ಆಕಾರ ನಿಯತಾಂಕಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳಾಗಿ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಪ್ರಕಟವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಭಾವಿಸುತ್ತೇವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯ. ಈ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಉದ್ದವಾದ ಕಣಗಳು ಅಥವಾ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಸೂಕ್ತವಾದ ಕಾರಣ, ಡೈನಾಮಿಕ್ ಕಣ ಆಕಾರ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಮೂಲಕ ಅವುಗಳ ಟ್ರ್ಯಾಕಿಂಗ್ ಕಡಿತದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ SL Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ರೂಪಾಂತರದ ಬಗ್ಗೆ ನಮಗೆ ಅಮೂಲ್ಯವಾದ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.
ಪಡೆದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 6 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ, ನಾವು ಮೂಲ MAX ಹಂತ ಮತ್ತು ML-MXenes ಅನ್ನು ಸಹ ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದೇವೆ (SI ಚಿತ್ರಗಳು S18 ಮತ್ತು S19 ನೋಡಿ). ಕಣದ ಆಕಾರದ ಡೈನಾಮಿಕ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಎರಡು Nb-MXene SL ಗಳ ಎಲ್ಲಾ ಆಕಾರ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಸಮಾನ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪ್ರದೇಶದ ವ್ಯಾಸದ ನಿಯತಾಂಕದಿಂದ (ಚಿತ್ರ 6a, b) ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ದೊಡ್ಡ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಭಾಗದ ಕಡಿಮೆಯಾದ ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯು ಅವು ಸಣ್ಣ ತುಣುಕುಗಳಾಗಿ ಕೊಳೆಯುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 6c ನಲ್ಲಿ, d ಪದರಗಳ ಅಡ್ಡ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ (ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಉದ್ದ) ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಶಿಖರಗಳಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಕಣದಂತಹ ಆಕಾರಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ರಮವಾಗಿ ಫೆರೆಟ್‌ನ ಅಗಲ ಮತ್ತು ಉದ್ದವನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಚಿತ್ರ 6e-h. ಫೆರೆಟ್ ಅಗಲ ಮತ್ತು ಉದ್ದವು ಪೂರಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ 2D Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಕಾವು ನಂತರ, ಅವುಗಳ ಫೆರೆಟ್ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧ ಶಿಖರಗಳು ಬದಲಾದವು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ತೀವ್ರತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು. ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ, XRF ಮತ್ತು XPS ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗೆ ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಆಕ್ಸಿಡೀಕೃತ MXenes ಹೆಚ್ಚು ಸುಕ್ಕುಗಟ್ಟುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ತುಣುಕುಗಳು ಮತ್ತು ಗೋಳಾಕಾರದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಕಣಗಳಾಗಿ 69,70 ವಿಭಜನೆಯಾಗುವುದರಿಂದ ಗಮನಿಸಿದ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕೆ ಬಲವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿವೆ ಎಂದು ನಾವು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದ್ದೇವೆ.
ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ MXene ರೂಪಾಂತರದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ. ಡೈನಾಮಿಕ್ ಕಣ ಆಕಾರ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು (a, b) ಸಮಾನ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪ್ರದೇಶದ ವ್ಯಾಸ, (c, d) ದುಂಡಗಿನತೆ, (e, f) ಫೆರೆಟ್ ಅಗಲ ಮತ್ತು (g, h) ಫೆರೆಟ್ ಉದ್ದದಂತಹ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ, ಎರಡು ಉಲ್ಲೇಖ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪ್ರಾಥಮಿಕ SL Nb2CTx ಮತ್ತು SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx ಮತ್ತು SL Nb4C3Tx MXenes, ಡಿಗ್ರೀಡೆಡ್ ಮೈಕ್ರೋಪಾಚಿಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ಮೈಕ್ರೋಪಾಚಿಗಳು SL Nb2CTx ಮತ್ತು SL Nb4C3Tx MXenes ನೊಂದಿಗೆ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕೆಂಪು ಬಾಣಗಳು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಆಕಾರ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.
ಆಕಾರ ನಿಯತಾಂಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ತುಂಬಾ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಇದು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, 2D Nb ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಶುದ್ಧ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು ಕೋಶಗಳ ಸಮಾನ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪ್ರದೇಶದ ವ್ಯಾಸ, ದುಂಡಗಿನತೆ ಮತ್ತು ಫೆರೆಟ್ ಅಗಲ/ಉದ್ದವನ್ನು ನಾವು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಚಿತ್ರ 6a-h ನಲ್ಲಿ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳ ಆಕಾರ ನಿಯತಾಂಕಗಳಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಗರಿಷ್ಠ ತೀವ್ರತೆಯಲ್ಲಿನ ಇಳಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯಗಳ ಕಡೆಗೆ ಗರಿಷ್ಠ ಬದಲಾವಣೆಯಿಂದ ಸಾಕ್ಷಿಯಾಗಿದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಜೀವಕೋಶದ ದುಂಡಗಿನ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಉದ್ದವಾದ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಇಳಿಕೆ ಮತ್ತು ಗೋಳಾಕಾರದ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ (ಚಿತ್ರ 6a, b). ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, SL Nb4C3TX MXene (ಚಿತ್ರ 6f) ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ SL Nb2CTx MXene (ಚಿತ್ರ 6e) ನೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಫೆರೆಟ್ ಕೋಶದ ಅಗಲವು ಹಲವಾರು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. Nb2CTx SR ನೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ Nb ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಬಲವಾದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದ ಇದು ಸಂಭವಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ಅನುಮಾನಿಸುತ್ತೇವೆ. Nb ಪದರಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಕಡಿಮೆ ಬಿಗಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಸುವುದು ಕನಿಷ್ಠ ಛಾಯೆ ಪರಿಣಾಮದೊಂದಿಗೆ ಕೋಶ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.
ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಗಾತ್ರದ ನಿಯತಾಂಕಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳ ನಮ್ಮ ಅವಲೋಕನಗಳು ಇತರ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಪೂರಕವಾಗಿವೆ. ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಜೀವಕೋಶದ ಗಾತ್ರ, ಆಕಾರ ಅಥವಾ ಚಯಾಪಚಯ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪರಿಸರ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ ತಮ್ಮ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು61. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಜೀವಕೋಶಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವುದರಿಂದ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಅನುಕೂಲವಾಗುತ್ತದೆ71. ಸಣ್ಣ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು ಕಡಿಮೆ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ದುರ್ಬಲಗೊಂಡ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ದೊಡ್ಡ ಕೋಶಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳನ್ನು ಸೇವಿಸುತ್ತವೆ, ನಂತರ ಅವುಗಳನ್ನು ಅಂತರ್ಜೀವಕೋಶದಲ್ಲಿ ಶೇಖರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ72,73. ಶಿಲೀಂಧ್ರನಾಶಕ ಟ್ರೈಕ್ಲೋಸನ್ ಜೀವಕೋಶದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಮಚಾಡೊ ಮತ್ತು ಸೋರೆಸ್ ಕಂಡುಕೊಂಡರು. ಅವರು ಪಾಚಿಯ ಆಕಾರದಲ್ಲಿ ಆಳವಾದ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಕಂಡುಕೊಂಡರು74. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಯಿನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು.9 ಕಡಿಮೆಯಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಕಾಂಪೊಸಿಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡ ನಂತರ ಪಾಚಿಗಳಲ್ಲಿ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದರು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಬದಲಾದ ಗಾತ್ರ/ಆಕಾರದ ನಿಯತಾಂಕಗಳು MXene ಇರುವಿಕೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ. ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಆಕಾರದಲ್ಲಿನ ಈ ಬದಲಾವಣೆಯು ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುವುದರಿಂದ, ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಆಕಾರದ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು Nb-MXenes ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ.
ಇದಲ್ಲದೆ, MXenes ಪಾಚಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳಬಹುದು. ನ್ಯಾನೊ-TiO2 ಮತ್ತು Al2O376 ಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡ ಹಸಿರು ಪಾಚಿಗಳ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವು ಏಕರೂಪವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ ಎಂದು ದಲೈ ಮತ್ತು ಇತರರು 75 ಗಮನಿಸಿದರು. ನಮ್ಮ ಅವಲೋಕನಗಳು ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಹೋಲುತ್ತವೆಯಾದರೂ, ಇದು 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ MXene ಅವನತಿ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಜೈವಿಕ ಪುನರ್ವಸತಿಯ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಮಾತ್ರ ಪ್ರಸ್ತುತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳಲ್ಲ. MXenes ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳಾಗಿ ವಿಘಟನೆಗೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ, 31,32,77,78 ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸಿದ ನಂತರ ನಮ್ಮ Nb ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು Nb ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸಹ ರೂಪಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಊಹಿಸುವುದು ಸಮಂಜಸವಾಗಿದೆ.
ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಿಭಜನೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ 2D-Nb ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಕಡಿತವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು, ನಾವು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (HRTEM) (ಚಿತ್ರ 7a,b) ಮತ್ತು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XPS) (ಚಿತ್ರ 7) ಬಳಸಿ ಅಧ್ಯಯನಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ. 7c-i ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಟಕಗಳು S4-5). ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳು 2D ವಸ್ತುಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಪರಸ್ಪರ ಪೂರಕವಾಗಿವೆ. HRTEM ಎರಡು ಆಯಾಮದ ಲೇಯರ್ಡ್ ರಚನೆಗಳ ಅವನತಿ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ನಂತರದ ನೋಟವನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ XPS ಮೇಲ್ಮೈ ಬಂಧಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ, ನಾವು ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶ ಪ್ರಸರಣಗಳಿಂದ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾದ 2D Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಅಂದರೆ, ಮೈಕ್ರೋಅಲ್ಗೇ ಕೋಶಗಳೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಅವುಗಳ ಆಕಾರ (ಚಿತ್ರ 7 ನೋಡಿ).
ಆಕ್ಸಿಡೀಕೃತ (a) SL Nb2CTx ಮತ್ತು (b) SL Nb4C3Tx MXenes ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ತೋರಿಸುವ HRTEM ಚಿತ್ರಗಳು, XPS ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು (c) ಕಡಿತದ ನಂತರ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ, (d–f) SL Nb2CTx ನ XPS ವರ್ಣಪಟಲದ ಘಟಕಗಳ ಗರಿಷ್ಠ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮತ್ತು (g–i) Nb4C3Tx SL ಅನ್ನು ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ದುರಸ್ತಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
HRTEM ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಎರಡು ರೀತಿಯ Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ದೃಢಪಡಿಸಿದವು. ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ತಮ್ಮ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದರೂ, ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಆವರಿಸುವ ಅನೇಕ ನ್ಯಾನೊಪರ್ಟಿಕಲ್‌ಗಳ ಗೋಚರಿಸುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ 7a,b ನೋಡಿ). c Nb 3d ಮತ್ತು O 1s ಸಂಕೇತಗಳ XPS ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಎರಡೂ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ Nb ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು ರೂಪುಗೊಂಡಿವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿದೆ. ಚಿತ್ರ 7c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, 2D MXene Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX NbO ಮತ್ತು Nb2O5 ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುವ Nb 3d ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಆದರೆ O 1s ಸಂಕೇತಗಳು 2D ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ O–Nb ಬಂಧಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. Nb-C ಮತ್ತು Nb3+-O ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ Nb ಆಕ್ಸೈಡ್ ಕೊಡುಗೆ ಪ್ರಬಲವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ.
ಚಿತ್ರ 7g–i ರಲ್ಲಿ, ಅಂಕಿ ಅಂಶಗಳು Nb 3d, C 1s, ಮತ್ತು O 1s SL Nb2CTx (ಚಿತ್ರ 7d–f ನೋಡಿ) ಮತ್ತು SL Nb4C3TX MXene ನ XPS ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. Nb-MXenes ಪೀಕ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ವಿವರಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಕೋಷ್ಟಕಗಳು S4–5 ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ. ನಾವು ಮೊದಲು Nb 3d ನ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ Nb ಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾದ MXene ನಲ್ಲಿ, Nb2O5 ಹೊರತುಪಡಿಸಿ, ಇತರ ಘಟಕಗಳು ಕಂಡುಬಂದಿವೆ. Nb2CTx SL ನಲ್ಲಿ, ನಾವು 15% ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ Nb3+-O ನ ಕೊಡುಗೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಆದರೆ ಉಳಿದ Nb 3d ವರ್ಣಪಟಲವು Nb2O5 (85%) ನಿಂದ ಪ್ರಾಬಲ್ಯ ಹೊಂದಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, SL Nb4C3TX ಮಾದರಿಯು Nb-C (9%) ಮತ್ತು Nb2O5 (91%) ಘಟಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ Nb-C, Nb4C3Tx SR ನಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ನ ಎರಡು ಒಳ ಪರಮಾಣು ಪದರಗಳಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ನಂತರ ನಾವು ಆಂತರಿಕ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದಂತೆ, C 1s ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ನಾಲ್ಕು ವಿಭಿನ್ನ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ನಕ್ಷೆ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ. ನಿರೀಕ್ಷೆಯಂತೆ, C 1s ವರ್ಣಪಟಲವು ಗ್ರಾಫಿಟಿಕ್ ಇಂಗಾಲದಿಂದ ಪ್ರಾಬಲ್ಯ ಹೊಂದಿದೆ, ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಸಾವಯವ ಕಣಗಳಿಂದ (CHx/CO ಮತ್ತು C=O) ಕೊಡುಗೆಗಳು ಬರುತ್ತವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, O 1s ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳ ಸಾವಯವ ರೂಪಗಳು, ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ನೀರಿನ ಕೊಡುಗೆಯನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ.
ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Nb-MXenes ಸೀಳುವಿಕೆಯು ಪೌಷ್ಟಿಕ ಮಾಧ್ಯಮ ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಆಮ್ಲಜನಕ ಪ್ರಭೇದಗಳ (ROS) ಉಪಸ್ಥಿತಿಯೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆಯೇ ಎಂದು ನಾವು ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಈ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ, ನಾವು ಸಂಸ್ಕೃತಿ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಸಿಂಗಲ್ಟ್ ಆಮ್ಲಜನಕ (1O2) ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ನಿರೋಧಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಥಿಯೋಲ್ ಆಗಿರುವ ಅಂತರ್ಜೀವಕೋಶದ ಗ್ಲುಟಾಥಿಯೋನ್ ಮಟ್ಟವನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು SI ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರಗಳು S20 ಮತ್ತು S21). SL Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX MXenes ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳು 1O2 ನ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ (ಚಿತ್ರ S20 ನೋಡಿ). SL Nb2CTx ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, MXene 1O2 ಸುಮಾರು 83% ಕ್ಕೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. SL ಬಳಸುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳಿಗೆ, Nb4C3TX 1O2 ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, 73% ಕ್ಕೆ. ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, 1O2 ನಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಹಿಂದೆ ಗಮನಿಸಿದ ಪ್ರತಿಬಂಧಕ-ಉತ್ತೇಜಕ ಪರಿಣಾಮದಂತೆಯೇ ಅದೇ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ (ಚಿತ್ರ 3 ನೋಡಿ). ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಕಾವುಕೊಡುವಿಕೆಯು ಫೋಟೋಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು ಎಂದು ವಾದಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪ್ರಯೋಗದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು 1O2 ನ ಬಹುತೇಕ ಸ್ಥಿರ ಮಟ್ಟವನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು (ಚಿತ್ರ S22). ಅಂತರ್ಜೀವಕೋಶದ ROS ಮಟ್ಟಗಳ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಅದೇ ಕೆಳಮುಖ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಸಹ ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ S21 ನೋಡಿ). ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3Tx SL ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಸಲಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿನ ROS ಮಟ್ಟಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಶುದ್ಧ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಮೀರಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು Nb-MXenes ಎರಡೂ ಉಪಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಂಡಂತೆ ಕಂಡುಬಂದಿತು, ಏಕೆಂದರೆ ROS ಮಟ್ಟಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ SL Nb2CTx ಮತ್ತು Nb4C3TX ಗಳೊಂದಿಗೆ ಚುಚ್ಚುಮದ್ದು ಮಾಡಲಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಶುದ್ಧ ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾದ ಮಟ್ಟಗಳಲ್ಲಿ 85% ಮತ್ತು 91% ಕ್ಕೆ ಇಳಿದವು. ಇದು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಪೌಷ್ಟಿಕ ಮಾಧ್ಯಮಕ್ಕಿಂತ Nb-MXene ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಆರಾಮದಾಯಕವೆಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಜೀವಿಗಳ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಗುಂಪಾಗಿದೆ. ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಅವು ವಾತಾವರಣದ ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ (CO2) ಅನ್ನು ಸಾವಯವ ಇಂಗಾಲವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕ79. ಹೀಗೆ ರೂಪುಗೊಂಡ ಆಮ್ಲಜನಕವು Nb-MXenes ನ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಅನುಮಾನಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಒಂದು ಸಂಭಾವ್ಯ ವಿವರಣೆಯೆಂದರೆ, Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಹೊರಗೆ ಮತ್ತು ಒಳಗೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡಗಳಲ್ಲಿ ಭೇದಾತ್ಮಕ ಗಾಳಿಯ ನಿಯತಾಂಕವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಇದರರ್ಥ ಆಮ್ಲಜನಕದ ವಿಭಿನ್ನ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡಗಳ ಪ್ರದೇಶಗಳಿರುವಲ್ಲೆಲ್ಲಾ, ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪ್ರದೇಶವು ಆನೋಡ್ 80, 81, 82 ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು MXene ಪದರಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿ ಗಾಳಿಯಾಡುವ ಕೋಶಗಳ ಸೃಷ್ಟಿಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಅವುಗಳ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಜೈವಿಕ ಸವೆತ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು (ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು) ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಇನ್ನೊಂದು ಅಂಶವೆಂದರೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುವ ಸಾವಯವ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು83,84. ಆದ್ದರಿಂದ, ಆಕ್ರಮಣಕಾರಿ ವಾತಾವರಣವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ Nb-MXenes ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಪರಿಸರದ pH ಅನ್ನು ಕ್ಷಾರೀಯವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು, ಇದು ತುಕ್ಕುಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು79.
ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ನಮ್ಮ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಕತ್ತಲೆ/ಬೆಳಕಿನ ದ್ಯುತಿಅವಧಿಯು ಪಡೆದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಈ ಅಂಶವನ್ನು ಡಿಜೆಮೈ-ಝೋಗ್ಲಾಚೆ ಮತ್ತು ಇತರರು ವಿವರವಾಗಿ ವಿವರಿಸಿದ್ದಾರೆ. 85 ಕೆಂಪು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಪೋರ್ಫಿರಿಡಿಯಮ್ ಪರ್ಪ್ಯೂರಿಯಮ್‌ನಿಂದ ಜೈವಿಕ ಮಾಲಿನ್ಯಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಜೈವಿಕ ಸವೆತವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ಅವರು ಉದ್ದೇಶಪೂರ್ವಕವಾಗಿ 12/12 ಗಂಟೆಗಳ ದ್ಯುತಿಅವಧಿಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು. 24:00 ರ ಸುಮಾರಿಗೆ ಸೂಡೊಪೀರಿಯಡಿಕ್ ಆಂದೋಲನಗಳಾಗಿ ಪ್ರಕಟವಾಗುವ ಜೈವಿಕ ಸವೆತವಿಲ್ಲದೆ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ವಿಕಸನದೊಂದಿಗೆ ದ್ಯುತಿಅವಧಿ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ತೋರಿಸುತ್ತಾರೆ. ಈ ಅವಲೋಕನಗಳನ್ನು ಡೌಲಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ದೃಢಪಡಿಸಿದರು. 86 ಅವರು ಸೈನೋಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ ಅನಬೇನಾದ ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಜೈವಿಕ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. ಕರಗಿದ ಆಮ್ಲಜನಕವು ಬೆಳಕಿನ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಇದು ಮುಕ್ತ ಜೈವಿಕ ಸವೆತ ವಿಭವದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆ ಅಥವಾ ಏರಿಳಿತಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಜೈವಿಕ ಸವೆತಕ್ಕೆ ಮುಕ್ತ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಬೆಳಕಿನ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕತ್ತಲೆಯ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಅಂಶದಿಂದ ದ್ಯುತಿಅವಧಿಯ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯನ್ನು ಒತ್ತಿಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ದ್ಯುತಿಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಆಮ್ಲಜನಕದಿಂದಾಗಿ, ಇದು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಬಳಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಭಾಗಶಃ ಒತ್ತಡದ ಮೂಲಕ ಕ್ಯಾಥೋಡಿಕ್ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ87.
ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Nb-MXenes ಜೊತೆಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಸಂಭವಿಸಿವೆಯೇ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಫೋರಿಯರ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (FTIR) ಅನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು. ಈ ಪಡೆದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ನಾವು ಅವುಗಳನ್ನು SI ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ (ಚಿತ್ರಗಳು S23-S25, MAX ಹಂತ ಮತ್ತು ML MXenes ನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ). ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಪಡೆದ ಉಲ್ಲೇಖ ವರ್ಣಪಟಲವು ಈ ಜೀವಿಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಬಗ್ಗೆ ನಮಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಅತ್ಯಂತ ಸಂಭವನೀಯ ಕಂಪನಗಳು 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1 ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿ ನೆಲೆಗೊಂಡಿವೆ. 1 1 (C–H) ಮತ್ತು 3280 cm–1 (O–H). SL Nb-MXenes ಗಾಗಿ, ನಮ್ಮ ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುವ CH-ಬಂಧದ ಹಿಗ್ಗಿಸುವಿಕೆಯ ಸಹಿಯನ್ನು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ38. ಆದಾಗ್ಯೂ, C=C ಮತ್ತು CH ಬಂಧಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಕೆಲವು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಿಖರಗಳು ಕಣ್ಮರೆಯಾಗಿರುವುದನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಇದು SL Nb-MXenes ನೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಸಣ್ಣ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗಬಹುದು ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಂಭವನೀಯ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸುವಾಗ, ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ನಂತಹ ಅಜೈವಿಕ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳ ಸಂಗ್ರಹವನ್ನು ಮರುಪರಿಶೀಲಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ59. ಇದು ಜೀವಕೋಶದ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಲೋಹಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಸೈಟೋಪ್ಲಾಸಂಗೆ ಅವುಗಳ ಸಾಗಣೆ, ಅಂತರ್ಜೀವಕೋಶದ ಕಾರ್ಬಾಕ್ಸಿಲ್ ಗುಂಪುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅವುಗಳ ಸಂಬಂಧ ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಪಾಲಿಫಾಸ್ಫೋಸೋಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿಸಿಕೊಂಡಿದೆ20,88,89,90. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಮತ್ತು ಲೋಹಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಜೀವಕೋಶಗಳ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಕಾರಣಕ್ಕಾಗಿ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಮೇಲ್ಮೈ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಾಕಷ್ಟು ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿದೆ9,91. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ನಿರೀಕ್ಷೆಯಂತೆ, ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯು Nb ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಬದಲಾಗಿದೆ.
ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಆರಂಭಿಕ ಪ್ರತಿಬಂಧವು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದಂತಾಯಿತು. ನಾವು ಗಮನಿಸಿದಂತೆ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ಆರಂಭಿಕ ಪರಿಸರ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸಿ ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರಗಳಿಗೆ ಮರಳಿದವು ಮತ್ತು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಾದವು. ಪೌಷ್ಟಿಕ ಮಾಧ್ಯಮಕ್ಕೆ ಪರಿಚಯಿಸಿದಾಗ ಜೀಟಾ ಸಂಭಾವ್ಯತೆಯ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಕಡಿತ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿ ಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಯಿತು. ನಮ್ಮ ಮುಂದಿನ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ, ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ಈ ಗಮನಾರ್ಹ ನಡವಳಿಕೆಯ ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮುಖ್ಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನಾವು ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸುತ್ತೇವೆ.
SEM ಅವಲೋಕನಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು Nb-MXenes ಗೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ. ಡೈನಾಮಿಕ್ ಇಮೇಜ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಈ ಪರಿಣಾಮವು ಎರಡು ಆಯಾಮದ Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಗೋಳಾಕಾರದ ಕಣಗಳಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ವಿಭಜನೆಯು ಅವುಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ಊಹೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು, ನಾವು ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಅಧ್ಯಯನಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ. ಪರೀಕ್ಷೆಯ ನಂತರ, ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಂಡು NbO ಮತ್ತು Nb2O5 ಉತ್ಪನ್ನಗಳಾಗಿ ವಿಭಜನೆಯಾದವು, ಇದು ಹಸಿರು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಗೆ ಅಪಾಯವನ್ನುಂಟುಮಾಡಲಿಲ್ಲ. FTIR ವೀಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, 2D Nb-MXene ನ್ಯಾನೊಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕಾವುಕೊಡಲಾದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಗಮನಾರ್ಹ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿಲ್ಲ. ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಂದ ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು, ನಾವು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಪ್ರತಿದೀಪಕ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ. ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳು ನಿಯೋಬಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು (NbO ಮತ್ತು Nb2O5) ತಿನ್ನುತ್ತವೆ ಎಂದು ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಅವು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪಾಚಿಗಳಿಗೆ ವಿಷಕಾರಿಯಲ್ಲ.