ຂໍ​ຂອບ​ໃຈ​ທ່ານ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ຢ້ຽມ​ຢາມ Nature.com​.ທ່ານກໍາລັງໃຊ້ເວີຊັນຂອງຕົວທ່ອງເວັບທີ່ມີການສະຫນັບສະຫນູນ CSS ຈໍາກັດ.ເພື່ອປະສົບການທີ່ດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ບຣາວເຊີທີ່ອັບເດດແລ້ວ (ຫຼືປິດການນຳໃຊ້ໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer).ໃນເວລານີ້, ເພື່ອຮັບປະກັນການສະຫນັບສະຫນູນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາຈະສະແດງເວັບໄຊທ໌ໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບແລະ JavaScript.
ສະແດງຮູບວົງມົນຂອງສາມສະໄລ້ພ້ອມກັນ.ໃຊ້ປຸ່ມກ່ອນໜ້າ ແລະປຸ່ມຕໍ່ໄປເພື່ອເລື່ອນຜ່ານສາມສະໄລ້ຕໍ່ຄັ້ງ, ຫຼືໃຊ້ປຸ່ມເລື່ອນຢູ່ທ້າຍເພື່ອເລື່ອນຜ່ານສາມສະໄລ້ຕໍ່ຄັ້ງ.
ການພັດທະນາຢ່າງໄວວາຂອງ nanotechnology ແລະການເຊື່ອມໂຍງກັບການນໍາໃຊ້ປະຈໍາວັນສາມາດໄພຂົ່ມຂູ່ຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ.ໃນຂະນະທີ່ວິທີການສີຂຽວສໍາລັບການເຊື່ອມໂຊມຂອງສານປົນເປື້ອນທາງອິນຊີໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຢ່າງດີ, ການຟື້ນຕົວຂອງສານປົນເປື້ອນໄປເຊຍກັນອະນົງຄະທາດແມ່ນມີຄວາມເປັນຫ່ວງອັນໃຫຍ່ຫຼວງເນື່ອງຈາກຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ການປ່ຽນແປງທາງຊີວະພາບຕໍ່າແລະການຂາດຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງປະຕິສໍາພັນດ້ານວັດສະດຸກັບຊີວະພາບ.ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາໃຊ້ແບບຈໍາລອງ 2D MXenes ອະນົງຄະທາດທີ່ອີງໃສ່ Nb ປະສົມປະສານກັບວິທີການວິເຄາະຕົວກໍານົດການຮູບຮ່າງທີ່ງ່າຍດາຍເພື່ອຕິດຕາມກົນໄກການແກ້ໄຂຊີວະພາບຂອງ nanomaterials ceramic 2D ໂດຍ microalgae ສີຂຽວ Raphidocelis subcapitata.ພວກເຮົາພົບເຫັນວ່າ microalgae ຍ່ອຍສະຫຼາຍ MXenes Nb ທີ່ອີງໃສ່ພື້ນຜິວເນື່ອງຈາກປະຕິສໍາພັນທາງກາຍະພາບ - ເຄມີ.ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ຊັ້ນດຽວແລະຫຼາຍຊັ້ນ MXene nanoflakes ຖືກຕິດຢູ່ກັບຫນ້າຂອງ microalgae, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ algae ຫຼຸດລົງ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອມີປະຕິສໍາພັນກັບພື້ນຜິວເປັນເວລາດົນນານ, microalgae oxidized MXene nanoflakes ແລະ decomposed ໃຫ້ເຂົາເຈົ້າເຂົ້າໄປໃນ NbO ແລະ Nb2O5.ເນື່ອງຈາກວ່າ oxides ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນບໍ່ມີສານພິດຕໍ່ຈຸລັງ microalgae, ພວກເຂົາເຈົ້າບໍລິໂພກ Nb oxide nanoparticles ໂດຍກົນໄກການດູດຊຶມທີ່ເພີ່ມເຕີມຟື້ນຟູ microalgae ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງຂອງການປິ່ນປົວນ້ໍາ.ຜົນກະທົບຂອງສານອາຫານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການດູດຊຶມຍັງສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງການເພີ່ມຂື້ນຂອງປະລິມານຂອງເຊນ, ຮູບຮ່າງລຽບແລະການປ່ຽນແປງໃນອັດຕາການເຕີບໂຕ.ອີງຕາມການຄົ້ນພົບເຫຼົ່ານີ້, ພວກເຮົາສະຫຼຸບວ່າການມີ Nb-based MXenes ໃນໄລຍະສັ້ນແລະໄລຍະຍາວໃນລະບົບນິເວດນ້ໍາຈືດອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມເລັກນ້ອຍເທົ່ານັ້ນ.ເປັນທີ່ສັງເກດວ່າ, ການນໍາໃຊ້ nanomaterials ສອງມິຕິລະດັບເປັນລະບົບແບບຈໍາລອງ, ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຕິດຕາມການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງເຖິງແມ່ນວ່າໃນວັດສະດຸທີ່ມີເມັດພືດລະອຽດ.ໂດຍລວມແລ້ວ, ການສຶກສານີ້ຕອບຄໍາຖາມພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນກ່ຽວກັບຂະບວນການປະຕິສໍາພັນຂອງພື້ນຜິວທີ່ຂັບລົດກົນໄກ bioremediation ຂອງ nanomaterials 2D ແລະເປັນພື້ນຖານສໍາລັບການສຶກສາໃນໄລຍະສັ້ນແລະໄລຍະຍາວຕື່ມອີກກ່ຽວກັບຜົນກະທົບສິ່ງແວດລ້ອມຂອງ nanomaterials crystalline inorganic.
Nanomaterials ໄດ້ສ້າງຄວາມສົນໃຈຫຼາຍນັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນພົບຂອງເຂົາເຈົ້າ, ແລະບໍ່ດົນມານີ້ nanotechnologies ຕ່າງໆໄດ້ເຂົ້າສູ່ໄລຍະທີ່ທັນສະໄຫມ 1.ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ການປະສົມປະສານຂອງ nanomaterials ເຂົ້າໄປໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກປະຈໍາວັນສາມາດນໍາໄປສູ່ການປ່ອຍໂດຍບັງເອີນເນື່ອງຈາກການກໍາຈັດບໍ່ຖືກຕ້ອງ, ການຈັດການ careless, ຫຼືໂຄງສ້າງພື້ນຖານຄວາມປອດໄພບໍ່ພຽງພໍ.ດັ່ງນັ້ນ, ມັນສົມເຫດສົມຜົນທີ່ຈະສົມມຸດວ່າ nanomaterials, ລວມທັງສອງມິຕິລະດັບ (2D) nanomaterials, ສາມາດປ່ອຍອອກມາໃນສະພາບແວດລ້ອມທໍາມະຊາດ, ພຶດຕິກໍາແລະກິດຈະກໍາທາງຊີວະພາບຂອງທີ່ຍັງບໍ່ທັນເຂົ້າໃຈຢ່າງເຕັມສ່ວນ.ດັ່ງນັ້ນ, ມັນບໍ່ແປກໃຈທີ່ຄວາມກັງວົນດ້ານນິເວດວິທະຍາໄດ້ສຸມໃສ່ຄວາມສາມາດຂອງ 2D nanomaterials ທີ່ຈະ leach ເຂົ້າໄປໃນລະບົບນ້ໍາ2,3,4,5,6.ໃນລະບົບນິເວດເຫຼົ່ານີ້, ບາງວັດສະດຸ nanomaterials 2D ສາມາດພົວພັນກັບສິ່ງມີຊີວິດຕ່າງໆໃນລະດັບ trophic ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ລວມທັງ microalgae.
Microalgae ແມ່ນສິ່ງມີຊີວິດເບື້ອງຕົ້ນທີ່ພົບເຫັນຕາມທໍາມະຊາດຢູ່ໃນລະບົບນິເວດນ້ໍາຈືດແລະທະເລທີ່ຜະລິດຜະລິດຕະພັນເຄມີທີ່ຫຼາກຫຼາຍໂດຍຜ່ານການສັງເຄາະແສງ7.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກມັນມີຄວາມສໍາຄັນຕໍ່ລະບົບນິເວດຂອງນ້ໍາ8,9,10,11,12 ແຕ່ຍັງເປັນຕົວຊີ້ວັດທີ່ລະອຽດອ່ອນ, ລາຄາຖືກແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງ ecotoxicity13,14.ນັບຕັ້ງແຕ່ຈຸລັງ microalgae ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາແລະຕອບສະຫນອງຢ່າງໄວວາຕໍ່ກັບການປະກົດຕົວຂອງສານປະກອບຕ່າງໆ, ພວກມັນມີຄວາມມຸ່ງຫວັງສໍາລັບການພັດທະນາວິທີການທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມໃນການປິ່ນປົວນ້ໍາທີ່ປົນເປື້ອນດ້ວຍສານອິນຊີ15,16.
ຈຸລັງຂອງພຶຊະຄະນິດສາມາດເອົາ ions ອະນົງຄະທາດອອກຈາກນ້ໍາໂດຍຜ່ານ biosorption ແລະການສະສົມ17,18.ບາງຊະນິດຂອງພຶຊະຄະນິດເຊັ່ນ Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue ແລະ Synechococcus sp.ມັນໄດ້ຖືກພົບເຫັນວ່າບັນຈຸແລະແມ້ກະທັ້ງການບໍາລຸງລ້ຽງ ion ໂລຫະທີ່ເປັນພິດເຊັ່ນ Fe2+, Cu2+, Zn2+ ແລະ Mn2+19.ການສຶກສາອື່ນໆໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ຫຼື Pb2+ ions ຈໍາກັດການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ Scenedesmus ໂດຍການປ່ຽນແປງ morphology ຂອງເຊນແລະທໍາລາຍ chloroplasts20,21 ຂອງເຂົາເຈົ້າ.
ວິທີການສີຂຽວສໍາລັບການທໍາລາຍມົນລະພິດທາງອິນຊີແລະການກໍາຈັດ ions ໂລຫະຫນັກໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຂອງນັກວິທະຍາສາດແລະວິສະວະກອນທົ່ວໂລກ.ນີ້ແມ່ນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນຄວາມຈິງທີ່ວ່າສິ່ງປົນເປື້ອນເຫຼົ່ານີ້ຖືກປຸງແຕ່ງໄດ້ງ່າຍໃນໄລຍະຂອງແຫຼວ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ມົນລະພິດ crystalline ອະນົງຄະທາດແມ່ນມີລັກສະນະການລະລາຍນ້ໍາຕ່ໍາແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຕ່ໍາຕໍ່ກັບການປ່ຽນແປງທາງຊີວະພາບຕ່າງໆ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນການແກ້ໄຂ, ແລະຄວາມກ້າວຫນ້າເລັກນ້ອຍໃນພື້ນທີ່ນີ້ 22,23,24,25,26.ດັ່ງນັ້ນ, ການຄົ້ນຫາວິທີແກ້ໄຂທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມສໍາລັບການສ້ອມແປງຂອງ nanomaterials ຍັງຄົງເປັນພື້ນທີ່ສະລັບສັບຊ້ອນແລະບໍ່ໄດ້ຂຸດຄົ້ນ.ເນື່ອງຈາກຄວາມບໍ່ແນ່ນອນສູງກ່ຽວກັບຜົນກະທົບ biotransformation ຂອງ nanomaterials 2D, ບໍ່ມີວິທີງ່າຍໆທີ່ຈະຊອກຫາເສັ້ນທາງທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງການເຊື່ອມໂຊມຂອງພວກມັນໃນລະຫວ່າງການຫຼຸດຜ່ອນ.
ໃນການສຶກສານີ້, ພວກເຮົາໄດ້ນໍາໃຊ້ microalgae ສີຂຽວເປັນຕົວແທນ bioremediation aqueous ສໍາລັບວັດສະດຸເຊລາມິກອະນົງຄະທາດ, ສົມທົບກັບ inorganic ຕິດຕາມກວດກາຂະບວນການເຊື່ອມໂຊມຂອງ MXene ເປັນຕົວແທນຂອງວັດສະດຸ ceramic ອະນົງຄະທາດ.ຄໍາວ່າ "MXene" ສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນ stoichiometry ຂອງວັດສະດຸ Mn + 1XnTx, ບ່ອນທີ່ M ເປັນໂລຫະການປ່ຽນແປງໃນຕອນຕົ້ນ, X ແມ່ນຄາບອນແລະ / ຫຼືໄນໂຕຣເຈນ, Tx ແມ່ນຕົວເຊື່ອມຕໍ່ດ້ານຫນ້າ (ຕົວຢ່າງ, -OH, -F, -Cl), ແລະ n = 1, 2, 3 ຫຼື 427.28.ນັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນພົບ MXenes ໂດຍ Naguib et al.ເຊັນເຊີ, ການປິ່ນປົວມະເຮັງ ແລະການກັ່ນຕອງເຍື່ອເມືອກ 27,29,30.ນອກຈາກນັ້ນ, MXenes ສາມາດຖືວ່າເປັນລະບົບ 2D ແບບຈໍາລອງເນື່ອງຈາກຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ colloidal ທີ່ດີເລີດແລະການໂຕ້ຕອບທາງຊີວະພາບທີ່ເປັນໄປໄດ້31,32,33,34,35,36.
ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການທີ່ພັດທະນາໃນບົດຄວາມນີ້ແລະສົມມຸດຕິຖານການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຮົາແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1. ອີງຕາມການສົມມຸດຕິຖານນີ້, microalgae degrade Nb-based MXenes ເຂົ້າໄປໃນທາດປະສົມທີ່ບໍ່ມີສານພິດເນື່ອງຈາກປະຕິສໍາພັນທາງກາຍະພາບຂອງພື້ນຜິວ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຟື້ນຕົວຂອງ algae ຕື່ມອີກ.ເພື່ອທົດສອບສົມມຸດຕິຖານນີ້, ສະມາຊິກສອງຄົນຂອງຄອບຄົວຂອງ carbides ໂລຫະການປ່ຽນແປງທີ່ອີງໃສ່ niobium ຕົ້ນແລະ / ຫຼື nitrides (MXenes), ຄື Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX, ໄດ້ຖືກເລືອກ.
ວິທີການຄົ້ນຄ້ວາແລະສົມມຸດຕິຖານທີ່ອີງໃສ່ຫຼັກຖານສໍາລັບການຟື້ນຕົວ MXene ໂດຍ microalgae ສີຂຽວ Raphidocelis subcapitata.ກະ​ລຸ​ນາ​ສັງ​ເກດ​ວ່າ​ນີ້​ແມ່ນ​ພຽງ​ແຕ່​ເປັນ​ຕົວ​ແທນ schematic ຂອງ​ສົມ​ມຸດ​ຖານ​ທີ່​ອີງ​ໃສ່​ຫຼັກ​ຖານ​.ສະພາບແວດລ້ອມຂອງທະເລສາບມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນໃນຂະຫນາດກາງຂອງທາດອາຫານທີ່ໃຊ້ແລະເງື່ອນໄຂ (ຕົວຢ່າງ, ວົງຈອນ diurnal ແລະຂໍ້ຈໍາກັດໃນສານອາຫານທີ່ຈໍາເປັນທີ່ມີຢູ່).ສ້າງດ້ວຍ BioRender.com.
ດັ່ງນັ້ນ, ໂດຍການນໍາໃຊ້ MXene ເປັນລະບົບແບບຈໍາລອງ, ພວກເຮົາໄດ້ເປີດປະຕູສູ່ການສຶກສາຜົນກະທົບທາງຊີວະພາບຕ່າງໆທີ່ບໍ່ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ກັບວັດສະດຸ nanomaterials ອື່ນໆ.ໂດຍສະເພາະ, ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງ bioremediation ຂອງ nanomaterials ສອງມິຕິລະດັບ, ເຊັ່ນ MXenes niobium, ໂດຍ microalgae Raphidocelis subcapitata.Microalgae ສາມາດ degrade Nb-MXenes ເຂົ້າໄປໃນ oxides ທີ່ບໍ່ມີສານພິດ NbO ແລະ Nb2O5, ເຊິ່ງຍັງສະຫນອງສານອາຫານໂດຍຜ່ານກົນໄກການດູດຊຶມຂອງ niobium.ໂດຍລວມແລ້ວ, ການສຶກສານີ້ຕອບຄໍາຖາມພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນກ່ຽວກັບຂະບວນການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບປະຕິສໍາພັນທາງກາຍະພາບຂອງພື້ນຜິວທີ່ຄວບຄຸມກົນໄກຂອງ bioremediation ຂອງ nanomaterials ສອງມິຕິລະດັບ.ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາກໍາລັງພັດທະນາວິທີການທີ່ອີງໃສ່ຮູບຮ່າງແບບງ່າຍດາຍສໍາລັບການຕິດຕາມການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍໃນຮູບຮ່າງຂອງ nanomaterials 2D.ອັນນີ້ສ້າງແຮງບັນດານໃຈໃຫ້ການຄົ້ນຄວ້າໃນໄລຍະສັ້ນ ແລະ ໄລຍະຍາວຕື່ມອີກຕໍ່ກັບຜົນກະທົບດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມຕ່າງໆຂອງວັດສະດຸນາໂນໄປເຊຍກັນອະນົງຄະທາດ.ດັ່ງນັ້ນ, ການສຶກສາຂອງພວກເຮົາເພີ່ມຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການພົວພັນລະຫວ່າງພື້ນຜິວຂອງວັດສະດຸແລະວັດສະດຸທາງຊີວະພາບ.ພວກເຮົາຍັງສະຫນອງພື້ນຖານສໍາລັບການສຶກສາໄລຍະສັ້ນແລະໄລຍະຍາວຂອງຜົນກະທົບທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງລະບົບນິເວດນ້ໍາຈືດ, ເຊິ່ງປະຈຸບັນສາມາດກວດສອບໄດ້ງ່າຍ.
MXenes ເປັນຕົວແທນຂອງປະເພດທີ່ຫນ້າສົນໃຈຂອງວັດສະດຸທີ່ມີຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບແລະເຄມີທີ່ເປັນເອກະລັກແລະຫນ້າສົນໃຈແລະດັ່ງນັ້ນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີທ່າແຮງຫຼາຍ.ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບ stoichiometry ແລະເຄມີດ້ານຫນ້າຂອງເຂົາເຈົ້າ.ດັ່ງນັ້ນ, ໃນການສຶກສາຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາໄດ້ສືບສວນສອງປະເພດຂອງ Nb-based hierarchical single-layer (SL) MXenes, Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX, ເນື່ອງຈາກວ່າຜົນກະທົບທາງຊີວະພາບທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ nanomaterials ເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້.MXenes ແມ່ນຜະລິດຈາກວັດສະດຸເລີ່ມຕົ້ນຂອງພວກມັນໂດຍການຄັດລອກແບບເລືອກຈາກເທິງລົງລຸ່ມຂອງຊັ້ນ A MAX ໄລຍະບາງໆ.ໄລຍະ MAX ແມ່ນເຊລາມິກ ternary ປະກອບດ້ວຍ "ຜູກມັດ" ຕັນຂອງ carbides ໂລຫະການປ່ຽນແປງແລະຊັ້ນບາງໆຂອງອົງປະກອບ "A" ເຊັ່ນ Al, Si, ແລະ Sn ກັບ MnAXn-1 stoichiometry.morphology ຂອງໄລຍະ MAX ເບື້ອງຕົ້ນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນໂດຍການສະແກນກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກ (SEM) ແລະສອດຄ່ອງກັບການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາ (ເບິ່ງຂໍ້ມູນເສີມ, SI, ຮູບ S1).Multilayer (ML) Nb-MXene ໄດ້ຮັບຫຼັງຈາກເອົາຊັ້ນ Al ທີ່ມີ 48% HF (ອາຊິດ hydrofluoric).morphology ຂອງ ML-Nb2CTx ແລະ ML-Nb4C3TX ໄດ້ຖືກກວດກາໂດຍການສະແກນກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກ (SEM) (ຮູບ S1c ແລະ S1d ຕາມລໍາດັບ) ແລະ MXene morphology ຊັ້ນປົກກະຕິໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນ, ຄ້າຍຄືກັນກັບ nanoflakes ສອງມິຕິທີ່ຜ່ານທາງ pore ຍາວ.ທັງສອງ Nb-MXenes ມີຄວາມຄ້າຍຄືກັນຫຼາຍກັບໄລຍະ MXene ທີ່ສັງເຄາະໃນເມື່ອກ່ອນໂດຍອາຊິດ etching27,38.ຫຼັງຈາກການຢືນຢັນໂຄງສ້າງຂອງ MXene, ພວກເຮົາຈັດວາງມັນໂດຍ intercalation ຂອງ tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) ຕິດຕາມດ້ວຍການລ້າງແລະ sonication, ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາໄດ້ຮັບ nanoflakes ຊັ້ນດຽວຫຼືຊັ້ນຕ່ໍາ (SL) 2D Nb-MXene.
ພວກເຮົາໄດ້ນໍາໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດທາງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ (HRTEM) ແລະ X-ray diffraction (XRD) ເພື່ອທົດສອບປະສິດທິພາບຂອງການຂັດແລະການປອກເປືອກຕື່ມອີກ.ຜົນໄດ້ຮັບຂອງ HRTEM ທີ່ຖືກປຸງແຕ່ງໂດຍໃຊ້ Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) ແລະ Fast Fourier Transform (FFT) ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2. Nb-MXene nanoflakes ຖືກຮັດກຸມຂຶ້ນເພື່ອກວດເບິ່ງໂຄງສ້າງຂອງຊັ້ນປະລໍາມະນູແລະການວັດແທກໄລຍະຫ່າງ interplanar.ຮູບພາບ HRTEM ຂອງ MXene Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX nanoflakes ເປີດເຜີຍລັກສະນະທີ່ມີຊັ້ນບາງໆຂອງປະລໍາມະນູ (ເບິ່ງຮູບ 2a1, a2), ດັ່ງທີ່ໄດ້ລາຍງານກ່ອນຫນ້ານີ້ໂດຍ Naguib et al.27 ແລະ Jastrzębska et al.38.ສໍາລັບສອງ monolayers Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx ທີ່ຕິດກັນ, ພວກເຮົາໄດ້ກໍານົດໄລຍະຫ່າງຂອງ interlayer ຂອງ 0.74 ແລະ 1.54 nm, ຕາມລໍາດັບ (ຮູບ 2b1, b2), ເຊິ່ງຍັງຕົກລົງກັບຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຜ່ານມາຂອງພວກເຮົາ38.ນີ້ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນຕື່ມອີກໂດຍການຫັນປ່ຽນ Fourier ໄວ inverse (ຮູບ 2c1, c2) ແລະການຫັນປ່ຽນ Fourier ໄວ (ຮູບ 2d1, d2) ສະແດງໃຫ້ເຫັນໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງ monolayers Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx.ຮູບພາບສະແດງໃຫ້ເຫັນການສະຫຼັບຂອງແຖບແສງສະຫວ່າງແລະຊ້ໍາທີ່ສອດຄ້ອງກັນກັບອະຕອມ niobium ແລະຄາບອນ, ເຊິ່ງຢືນຢັນລັກສະນະຊັ້ນຂອງ MXenes ທີ່ສຶກສາ.ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະສັງເກດວ່າການກະຈາຍພະລັງງານ X-ray spectroscopy (EDX) spectra ທີ່ໄດ້ຮັບສໍາລັບ Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx (ຮູບ S2a ແລະ S2b) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າບໍ່ມີໄລຍະ MAX ເດີມ, ເນື່ອງຈາກວ່າບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດຂອງ Al ຖືກກວດພົບ.
ລັກສະນະຂອງ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx MXene nanoflakes, ລວມທັງ (a) ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກຄວາມລະອຽດສູງ (HRTEM) ການຖ່າຍຮູບ 2D nanoflake ຂ້າງແລະທີ່ສອດຄ້ອງກັນ, (b) ຮູບແບບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ, (c) inverse fast Fourier transform (IFFT), (d) fast Fouriere (FFTray) ຮູບແບບ (FFT).ສໍາລັບ SL 2D Nb2CTx, ຕົວເລກແມ່ນສະແດງອອກເປັນ (a1, b1, c1, d1, e1).ສໍາລັບ SL 2D Nb4C3Tx, ຕົວເລກແມ່ນສະແດງອອກເປັນ (a2, b2, c2, d2, e1).
ການວັດແທກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງ X-ray ຂອງ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx MXenes ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.2e1 ແລະ e2, ຕາມລໍາດັບ.Peaks (002) ຢູ່ 4.31 ແລະ 4.32 ກົງກັບຊັ້ນ MXenes Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX38,39,40,41 ທີ່ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນຫນ້ານີ້.ຜົນໄດ້ຮັບຂອງ XRD ຍັງຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການປະກົດຕົວຂອງໂຄງສ້າງ ML ທີ່ເຫລືອຢູ່ແລະໄລຍະ MAX, ແຕ່ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນຮູບແບບ XRD ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ SL Nb4C3Tx (ຮູບ 2e2).ການປະກົດຕົວຂອງອະນຸພາກທີ່ນ້ອຍກວ່າຂອງໄລຍະ MAX ອາດຈະອະທິບາຍເຖິງຈຸດສູງສຸດ MAX ທີ່ແຂງແຮງກວ່າເມື່ອປຽບທຽບກັບຊັ້ນ Nb4C3Tx stacked ແບບສຸ່ມ.
ການຄົ້ນຄວ້າເພີ່ມເຕີມໄດ້ສຸມໃສ່ microalgae ສີຂຽວທີ່ເປັນຂອງຊະນິດ R. subcapitata.ພວກເຮົາເລືອກ microalgae ເພາະວ່າພວກມັນເປັນຜູ້ຜະລິດທີ່ສໍາຄັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ webs42 ອາຫານທີ່ສໍາຄັນ.ພວກມັນຍັງເປັນຕົວຊີ້ບອກທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງຄວາມເປັນພິດອັນເນື່ອງມາຈາກຄວາມສາມາດໃນການກໍາຈັດສານພິດທີ່ປະຕິບັດໄປສູ່ລະດັບທີ່ສູງຂຶ້ນຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອາຫານ43.ນອກຈາກນັ້ນ, ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບ R. subcapitata ອາດຈະສ່ອງແສງກ່ຽວກັບຄວາມເປັນພິດໂດຍບັງເອີນຂອງ SL Nb-MXenes ຕໍ່ກັບຈຸລິນຊີນ້ໍາຈືດທົ່ວໄປ.ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນເລື່ອງນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສົມມຸດຕິຖານວ່າແຕ່ລະຈຸລິນຊີມີຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ແຕກຕ່າງກັນຕໍ່ທາດປະສົມທີ່ເປັນພິດທີ່ມີຢູ່ໃນສະພາບແວດລ້ອມ.ສໍາລັບສິ່ງມີຊີວິດສ່ວນໃຫຍ່, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານທີ່ຕໍ່າບໍ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການເຕີບໂຕຂອງພວກມັນ, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນເກີນຂອບເຂດຈໍາກັດທີ່ແນ່ນອນສາມາດຍັບຍັ້ງພວກມັນຫຼືແມ້ກະທັ້ງເຮັດໃຫ້ເກີດການເສຍຊີວິດ.ດັ່ງນັ້ນ, ສໍາລັບການສຶກສາຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບປະຕິສໍາພັນຫນ້າດິນລະຫວ່າງ microalgae ແລະ MXenes ແລະການຟື້ນຕົວທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ພວກເຮົາໄດ້ຕັດສິນໃຈທີ່ຈະທົດສອບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ Nb-MXenes ທີ່ບໍ່ເປັນອັນຕະລາຍແລະເປັນພິດ.ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ທົດສອບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ 0 (ເປັນເອກະສານອ້າງອີງ), 0.01, 0.1 ແລະ 10 mg l-1 MXene ແລະ microalgae ທີ່ຕິດເຊື້ອນອກຈາກນັ້ນມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງຂອງ MXene (100 mg l-1 MXene), ເຊິ່ງສາມາດເປັນອັນຕະລາຍແລະຕາຍ..ສໍາລັບສະພາບແວດລ້ອມທາງຊີວະພາບໃດໆ.
ຜົນກະທົບຂອງ SL Nb-MXenes ກ່ຽວກັບ microalgae ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3, ສະແດງອອກເປັນອັດຕາສ່ວນຂອງການສົ່ງເສີມການເຕີບໂຕ (+) ຫຼື inhibition (-) ວັດແທກສໍາລັບຕົວຢ່າງ 0 mg l-1.ສໍາລັບການປຽບທຽບ, ໄລຍະ Nb-MAX ແລະ ML Nb-MXenes ຍັງຖືກທົດສອບແລະຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນ SI (ເບິ່ງຮູບ S3).ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບການຢັ້ງຢືນວ່າ SL Nb-MXenes ແມ່ນເກືອບຫມົດຂອງຄວາມເປັນພິດໃນລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຕ່ໍາຈາກ 0.01 ຫາ 10 mg / l, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3a,b.ໃນກໍລະນີຂອງ Nb2CTx, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນບໍ່ເກີນ 5% ecotoxicity ໃນລະດັບທີ່ກໍານົດໄວ້.
ການກະຕຸ້ນ (+) ຫຼື inhibition (-) ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ microalgae ໃນທີ່ປະທັບຂອງ SL (a) Nb2CTx ແລະ (b) Nb4C3TX MXene.24, 48 ແລະ 72 ຊົ່ວໂມງຂອງການໂຕ້ຕອບ MXene-microalgae ໄດ້ຖືກວິເຄາະ. ຂໍ້ມູນທີ່ສໍາຄັນ (t-test, p < 0.05) ຖືກໝາຍດ້ວຍເຄື່ອງໝາຍດາວ (*). ຂໍ້ມູນທີ່ສໍາຄັນ (t-test, p < 0.05) ຖືກໝາຍດ້ວຍເຄື່ອງໝາຍດາວ (*). Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). ຂໍ້ມູນທີ່ສໍາຄັນ (t-test, p < 0.05) ຖືກໝາຍດ້ວຍເຄື່ອງໝາຍດາວ (*).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 (*). ຂໍ້ມູນສຳຄັນ (t-test, p < 0.05) ຖືກໝາຍດ້ວຍເຄື່ອງໝາຍດາວ (*).ລູກສອນສີແດງຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການຍົກເລີກການກະຕຸ້ນ inhibitory.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕ່ໍາຂອງ Nb4C3TX ໄດ້ກາຍເປັນພິດເລັກນ້ອຍ, ແຕ່ບໍ່ສູງກວ່າ 7%.ດັ່ງທີ່ຄາດໄວ້, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າ MXenes ມີຄວາມເປັນພິດທີ່ສູງຂຶ້ນແລະການຍັບຍັ້ງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ microalgae ຢູ່ 100mg L-1.ຫນ້າສົນໃຈ, ບໍ່ມີອຸປະກອນໃດໆສະແດງໃຫ້ເຫັນແນວໂນ້ມດຽວກັນແລະການເພິ່ງພາອາໄສເວລາຂອງຜົນກະທົບທີ່ເປັນພິດ / ສານພິດເມື່ອທຽບກັບຕົວຢ່າງ MAX ຫຼື ML (ເບິ່ງ SI ສໍາລັບລາຍລະອຽດ).ໃນຂະນະທີ່ສໍາລັບໄລຍະ MAX (ເບິ່ງຮູບ S3) ຄວາມເປັນພິດໄດ້ບັນລຸປະມານ 15-25% ແລະເພີ່ມຂຶ້ນຕາມເວລາ, ແນວໂນ້ມການປີ້ນກັບກັນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນສໍາລັບ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX MXene.ການຍັບຍັ້ງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ microalgae ຫຼຸດລົງໃນໄລຍະເວລາ.ມັນບັນລຸປະມານ 17% ຫຼັງຈາກ 24 ຊົ່ວໂມງແລະຫຼຸດລົງຫນ້ອຍກວ່າ 5% ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງ (ຮູບ 3a, b, ຕາມລໍາດັບ).
ສິ່ງທີ່ສໍາຄັນກວ່ານັ້ນ, ສໍາລັບ SL Nb4C3TX, ການຍັບຍັ້ງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ microalgae ບັນລຸປະມານ 27% ຫຼັງຈາກ 24 ຊົ່ວໂມງ, ແຕ່ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງມັນຫຼຸດລົງປະມານ 1%.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຈຶ່ງໃສ່ຊື່ຜົນກະທົບທີ່ສັງເກດເຫັນເປັນການຍັບຍັ້ງການກະຕຸ້ນແບບກົງກັນຂ້າມ, ແລະຜົນກະທົບແມ່ນເຂັ້ມແຂງກວ່າສໍາລັບ SL Nb4C3TX MXene.ການກະຕຸ້ນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ microalgae ໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນກ່ອນຫນ້ານີ້ກັບ Nb4C3TX (ການໂຕ້ຕອບຢູ່ທີ່ 10 mg L-1 ສໍາລັບ 24 h) ເມື່ອທຽບກັບ SL Nb2CTx MXene.ຜົນກະທົບຂອງການປີ້ນກັບ inhibition-stimulation ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນໄດ້ດີໃນເສັ້ນໂຄ້ງອັດຕາ biomass ສອງເທົ່າ (ເບິ່ງ Fig. S4 ສໍາລັບລາຍລະອຽດ).ມາຮອດປະຈຸ, ພຽງແຕ່ ecotoxicity ຂອງ Ti3C2TX MXene ໄດ້ຖືກສຶກສາໃນວິທີທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.ມັນບໍ່ເປັນພິດຕໍ່ embryos44 ຂອງ zebrafish ແຕ່ປານກາງ ecotoxic ກັບ microalgae Desmodesmus quadricauda ແລະ Sorghum saccharatum ພືດ45.ຕົວຢ່າງອື່ນໆຂອງຜົນກະທົບສະເພາະປະກອບມີຄວາມເປັນພິດສູງຕໍ່ສາຍເຊນມະເລັງກ່ວາສາຍເຊນປົກກະຕິ46,47.ມັນສາມາດສົມມຸດວ່າເງື່ອນໄຂການທົດສອບຈະມີອິດທິພົນຕໍ່ການປ່ຽນແປງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ microalgae ທີ່ສັງເກດເຫັນຢູ່ໃນທີ່ປະທັບຂອງ Nb-MXenes.ຕົວຢ່າງ, pH ປະມານ 8 ໃນ chloroplast stroma ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບການປະຕິບັດງານທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງ enzyme RuBisCO.ດັ່ງນັ້ນ, ການປ່ຽນແປງ pH ມີຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ອັດຕາການສັງເຄາະແສງ48,49.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ສັງເກດເຫັນການປ່ຽນແປງທີ່ສໍາຄັນໃນ pH ໃນລະຫວ່າງການທົດລອງ (ເບິ່ງ SI, Fig. S5 ສໍາລັບລາຍລະອຽດ).ໂດຍທົ່ວໄປ, ວັດທະນະທໍາຂອງ microalgae ທີ່ມີ Nb-MXenes ຫຼຸດລົງເລັກນ້ອຍ pH ຂອງການແກ້ໄຂໃນໄລຍະເວລາ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຫຼຸດລົງນີ້ແມ່ນຄ້າຍຄືກັບການປ່ຽນແປງຂອງ pH ຂອງຂະຫນາດກາງທີ່ບໍລິສຸດ.ນອກຈາກນັ້ນ, ລະດັບການປ່ຽນແປງທີ່ພົບເຫັນແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການວັດແທກວັດທະນະທໍາອັນບໍລິສຸດຂອງ microalgae (ຕົວຢ່າງການຄວບຄຸມ).ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສະຫຼຸບວ່າການສັງເຄາະແສງບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກການປ່ຽນແປງຂອງ pH ໃນໄລຍະເວລາ.
ນອກຈາກນັ້ນ, MXenes ທີ່ສັງເຄາະມີສ່ວນທ້າຍຂອງຫນ້າດິນ (ຫມາຍເຖິງ Tx).ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນກຸ່ມທີ່ເປັນປະໂຫຍດຕົ້ນຕໍ -O, -F ແລະ -OH.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຄມີຫນ້າດິນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງໂດຍກົງກັບວິທີການຂອງການສັງເຄາະ.ກຸ່ມເຫຼົ່ານີ້ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກວ່າຖືກແຈກຢາຍແບບສຸ່ມຢູ່ທົ່ວຫນ້າດິນ, ເຮັດໃຫ້ມັນຍາກທີ່ຈະຄາດຄະເນຜົນກະທົບຂອງພວກມັນຕໍ່ຄຸນສົມບັດຂອງ MXene50.ມັນສາມາດໂຕ້ຖຽງໄດ້ວ່າ Tx ສາມາດເປັນຜົນບັງຄັບໃຊ້ catalytic ສໍາລັບການຜຸພັງຂອງ niobium ໂດຍແສງສະຫວ່າງ.ກຸ່ມທີ່ມີປະໂຫຍດຂອງພື້ນຜິວຢ່າງແທ້ຈິງສະຫນອງສະຖານທີ່ສະມໍຫຼາຍສໍາລັບ photocatalysts ພື້ນຖານຂອງພວກເຂົາເພື່ອສ້າງເປັນ heterojunctions51.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອົງປະກອບຂະຫນາດກາງການຂະຫຍາຍຕົວບໍ່ໄດ້ສະຫນອງ photocatalyst ປະສິດທິພາບ (ອົງປະກອບຂະຫນາດກາງລາຍລະອຽດສາມາດພົບເຫັນຢູ່ໃນຕາຕະລາງ SI S6).ນອກຈາກນັ້ນ, ການດັດແປງພື້ນຜິວໃດໆກໍ່ມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍ, ຍ້ອນວ່າກິດຈະກໍາທາງຊີວະພາບຂອງ MXenes ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ເນື່ອງຈາກຊັ້ນຫລັງການປຸງແຕ່ງ, ການຜຸພັງ, ການແກ້ໄຂດ້ານເຄມີຂອງທາດປະສົມອິນຊີແລະອະນົງຄະທາດ52,53,54,55,56 ຫຼືວິສະວະກໍາຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານຫນ້າດິນ38.ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອທົດສອບວ່າ niobium oxide ມີຫຍັງກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງວັດສະດຸໃນຂະຫນາດກາງ, ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດການສຶກສາຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງ zeta (ζ) ໃນຂະຫນາດກາງການຂະຫຍາຍຕົວ microalgae ແລະນ້ໍາ deionized (ສໍາລັບການປຽບທຽບ).ຜົນໄດ້ຮັບຂອງພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ SL Nb-MXenes ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງພໍສົມຄວນ (ເບິ່ງ SI Fig. S6 ສໍາລັບຜົນໄດ້ຮັບ MAX ແລະ ML).ທ່າແຮງ zeta ຂອງ SL MXenes ແມ່ນປະມານ -10 mV.ໃນກໍລະນີຂອງ SR Nb2CTx, ຄ່າຂອງ ζ ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງລົບຫຼາຍກ່ວາ Nb4C3Tx.ການປ່ຽນແປງດັ່ງກ່າວໃນຄ່າ ζ ອາດຈະຊີ້ບອກວ່າຫນ້າດິນຂອງ MXene nanoflakes ທີ່ຄິດຄ່າທາງລົບຈະດູດຊຶມ ions ຄິດຄ່າບວກຈາກອຸປະກອນວັດທະນະທໍາ.ການວັດແທກຊົ່ວຄາວຂອງທ່າແຮງຂອງ zeta ແລະການປະພຶດຂອງ Nb-MXenes ໃນສື່ວັດທະນະທໍາ (ເບິ່ງຮູບ S7 ແລະ S8 ໃນ SI ສໍາລັບລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມ) ເບິ່ງຄືວ່າສະຫນັບສະຫນູນການສົມມຸດຕິຖານຂອງພວກເຮົາ.
ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ທັງສອງ Nb-MXene SLs ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງຫນ້ອຍທີ່ສຸດຈາກສູນ.ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຈະແຈ້ງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງເຂົາເຈົ້າຢູ່ໃນຂະຫນາດກາງການຂະຫຍາຍຕົວ microalgae.ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ປະເມີນວ່າການປະກົດຕົວຂອງ microalgae ສີຂຽວຂອງພວກເຮົາຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ Nb-MXenes ໃນຂະຫນາດກາງ.ຜົນໄດ້ຮັບຂອງທ່າແຮງ zeta ແລະການປະພຶດຂອງ MXenes ຫຼັງຈາກການໂຕ້ຕອບກັບ microalgae ໃນສື່ສານອາຫານແລະວັດທະນະທໍາໃນໄລຍະເວລາສາມາດພົບໄດ້ໃນ SI (ຮູບ S9 ແລະ S10).ຫນ້າສົນໃຈ, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າການປະກົດຕົວຂອງ microalgae ເບິ່ງຄືວ່າຈະສະຖຽນລະພາບການກະແຈກກະຈາຍຂອງທັງສອງ MXenes.ໃນກໍລະນີຂອງ Nb2CTx SL, ທ່າແຮງ zeta ເຖິງແມ່ນວ່າຫຼຸດລົງເລັກນ້ອຍໃນໄລຍະເວລາກັບຄ່າທາງລົບຫຼາຍ (-15.8 ທຽບກັບ -19.1 mV ຫຼັງຈາກ 72 h ຂອງ incubation).ທ່າແຮງ zeta ຂອງ SL Nb4C3TX ເພີ່ມຂຶ້ນເລັກນ້ອຍ, ແຕ່ຫຼັງຈາກ 72 h ມັນຍັງຄົງສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງກວ່າ nanoflakes ໂດຍບໍ່ມີການມີ microalgae (-18.1 ທຽບກັບ -9.1 mV).
ພວກເຮົາຍັງໄດ້ພົບເຫັນການນໍາທາງຕ່ໍາຂອງການແກ້ໄຂ Nb-MXene incubated ໃນທີ່ປະທັບຂອງ microalgae, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນປະລິມານຕ່ໍາຂອງ ions ໃນຂະຫນາດກາງຂອງທາດອາຫານ.ເປັນທີ່ຫນ້າສັງເກດ, ຄວາມບໍ່ສະຖຽນລະພາບຂອງ MXenes ໃນນ້ໍາສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນການຜຸພັງຂອງພື້ນຜິວ 57.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສົງໃສວ່າ microalgae ສີຂຽວ somehow ລ້າງອອກຊິເຈນທີ່ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນດ້ານຂອງ Nb-MXene ແລະແມ້ກະທັ້ງປ້ອງກັນການປະກົດຕົວຂອງເຂົາເຈົ້າ (ການຜຸພັງຂອງ MXene).ນີ້ສາມາດເຫັນໄດ້ໂດຍການສຶກສາປະເພດຂອງສານທີ່ດູດຊຶມໂດຍ microalgae.
ໃນຂະນະທີ່ການສຶກສາດ້ານນິເວດວິທະຍາຂອງພວກເຮົາຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ microalgae ສາມາດເອົາຊະນະຄວາມເປັນພິດຂອງ Nb-MXenes ໃນໄລຍະເວລາແລະການຂັດຂວາງການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ກະຕຸ້ນ, ຈຸດປະສົງຂອງການສຶກສາຂອງພວກເຮົາແມ່ນເພື່ອສືບສວນກົນໄກທີ່ເປັນໄປໄດ້.ໃນເວລາທີ່ສິ່ງມີຊີວິດເຊັ່ນ: algae ຖືກສໍາຜັດກັບທາດປະສົມຫຼືວັດສະດຸທີ່ບໍ່ຄຸ້ນເຄີຍກັບລະບົບນິເວດຂອງພວກມັນ, ພວກມັນອາດຈະເຮັດປະຕິກິລິຍາໃນຫຼາຍວິທີ58,59.ໃນກໍລະນີທີ່ບໍ່ມີທາດອອກຊິເຈນທີ່ເປັນພິດຂອງໂລຫະ, microalgae ສາມາດລ້ຽງຕົວເອງ, ໃຫ້ພວກເຂົາເຕີບໂຕຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ60.ຫຼັງຈາກການກິນສານພິດ, ກົນໄກການປ້ອງກັນອາດຈະຖືກເປີດໃຊ້, ເຊັ່ນ: ການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງຫຼືຮູບແບບ.ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການດູດຊຶມຍັງຕ້ອງໄດ້ພິຈາລະນາ 58,59.ໂດຍສະເພາະ, ອາການໃດໆຂອງກົນໄກການປ້ອງກັນແມ່ນຕົວຊີ້ວັດທີ່ຊັດເຈນຂອງຄວາມເປັນພິດຂອງສານປະກອບການທົດສອບ.ດັ່ງນັ້ນ, ໃນການເຮັດວຽກຕື່ມອີກຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາໄດ້ສືບສວນການພົວພັນດ້ານຫນ້າທີ່ມີທ່າແຮງລະຫວ່າງ SL Nb-MXene nanoflakes ແລະ microalgae ໂດຍ SEM ແລະການດູດຊຶມທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງ Nb-based MXene ໂດຍ X-ray fluorescence spectroscopy (XRF).ໃຫ້ສັງເກດວ່າການວິເຄາະ SEM ແລະ XRF ພຽງແຕ່ປະຕິບັດຢູ່ໃນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງສຸດຂອງ MXene ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາຄວາມເປັນພິດຂອງກິດຈະກໍາ.
ຜົນໄດ້ຮັບ SEM ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນ Fig.4.ຈຸລັງ microalgae ທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ (ເບິ່ງຮູບ 4a, ຕົວຢ່າງອ້າງອີງ) ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຈະແຈ້ງກ່ຽວກັບສະກຸນຂອງ R. subcapitata ແລະຮູບຮ່າງຂອງເຊນຄ້າຍຄື croissant.ຈຸລັງປະກົດວ່າແປລົງ ແລະ ມີຄວາມເປັນລະບຽບເລັກນ້ອຍ.ບາງຈຸລັງ microalgae ທັບຊ້ອນກັນແລະຕິດກັນ, ແຕ່ນີ້ອາດຈະເປັນສາເຫດມາຈາກຂະບວນການກະກຽມຕົວຢ່າງ.ໂດຍທົ່ວໄປ, ຈຸລັງ microalgae ບໍລິສຸດມີຫນ້າດິນກ້ຽງແລະບໍ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງທາງ morphological.
ຮູບພາບ SEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະຕິສໍາພັນດ້ານລະຫວ່າງ microalgae ສີຂຽວແລະ nanosheets MXene ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງຂອງປະຕິສໍາພັນໃນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ສຸດ (100 mg L-1).(a) microalgae ສີຂຽວທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວຫຼັງຈາກປະຕິສໍາພັນກັບ SL (b) Nb2CTx ແລະ (c) Nb4C3TX MXenes.ໃຫ້ສັງເກດວ່າ Nb-MXene nanoflakes ຖືກຫມາຍດ້ວຍລູກສອນສີແດງ.ສໍາລັບການປຽບທຽບ, ການຖ່າຍຮູບຈາກກ້ອງຈຸລະທັດ optical ແມ່ນຍັງເພີ່ມ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຈຸລັງ microalgae adsorbed ໂດຍ SL Nb-MXene nanoflakes ໄດ້ຮັບຄວາມເສຍຫາຍ (ເບິ່ງຮູບ 4b, c, ລູກສອນສີແດງ).ໃນກໍລະນີຂອງ Nb2CTx MXene (ຮູບ 4b), microalgae ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຂະຫຍາຍຕົວດ້ວຍ nanoscales ສອງມິຕິທີ່ຕິດຄັດມາ, ເຊິ່ງສາມາດປ່ຽນ morphology ຂອງເຂົາເຈົ້າ.ໂດຍສະເພາະ, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ສັງເກດເຫັນການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດແສງສະຫວ່າງ (ເບິ່ງ SI ຮູບ S11 ສໍາລັບລາຍລະອຽດ).ການປ່ຽນແປງທາງດ້ານສະລີລະວິທະຍານີ້ມີພື້ນຖານທີ່ສົມເຫດສົມຜົນໃນສະລີລະວິທະຍາຂອງຈຸນລະພາກ ແລະຄວາມສາມາດໃນການປ້ອງກັນຕົວຂອງມັນເອງໂດຍການປ່ຽນແປງທາງສະກຸນຂອງເຊນ, ເຊັ່ນ: ການເພີ່ມປະລິມານຂອງເຊນ61.ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະກວດສອບຈໍານວນຂອງຈຸລັງ microalgae ທີ່ຕົວຈິງແລ້ວຕິດຕໍ່ກັບ Nb-MXenes.ການສຶກສາ SEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະມານ 52% ຂອງຈຸລັງ microalgae ໄດ້ສໍາຜັດກັບ Nb-MXenes, ໃນຂະນະທີ່ 48% ຂອງຈຸລັງ microalgae ເຫຼົ່ານີ້ຫລີກລ້ຽງການຕິດຕໍ່.ສໍາລັບ SL Nb4C3Tx MXene, microalgae ພະຍາຍາມຫຼີກເວັ້ນການຕິດຕໍ່ກັບ MXene, ດັ່ງນັ້ນການທ້ອງຖິ່ນແລະການຂະຫຍາຍຕົວຈາກ nanoscales ສອງມິຕິລະດັບ (ຮູບ 4c).ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ສັງເກດເຫັນການເຈາະຂອງ nanoscales ເຂົ້າໄປໃນຈຸລັງ microalgae ແລະຄວາມເສຍຫາຍຂອງພວກມັນ.
ການເກັບຮັກສາຕົນເອງຍັງເປັນພຶດຕິກໍາການຕອບສະຫນອງຕໍ່ເວລາຕໍ່ການອຸດຕັນຂອງການສັງເຄາະແສງເນື່ອງຈາກການດູດຊຶມຂອງອະນຸພາກຢູ່ດ້ານຈຸລັງແລະອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ shading (shading) effect62.ມັນເປັນທີ່ຊັດເຈນວ່າແຕ່ລະວັດຖຸ (ຕົວຢ່າງ, Nb-MXene nanoflakes) ທີ່ຢູ່ລະຫວ່າງ microalgae ແລະແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຈໍາກັດຈໍານວນແສງສະຫວ່າງທີ່ຖືກດູດຊຶມໂດຍ chloroplasts.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພວກເຮົາບໍ່ມີຄວາມສົງໃສວ່ານີ້ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບ.ດັ່ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂດຍການສັງເກດການກ້ອງຈຸລະທັດຂອງພວກເຮົາ, nanoflakes 2D ບໍ່ໄດ້ຖືກຫຸ້ມຫໍ່ຢ່າງສົມບູນຫຼືຕິດກັບຫນ້າຂອງ microalgae, ເຖິງແມ່ນວ່າຈຸລັງ microalgae ຕິດຕໍ່ກັບ Nb-MXenes.ແທນທີ່ຈະ, nanoflakes ຫັນອອກໄປສູ່ຈຸລັງ microalgae ໂດຍບໍ່ມີການປົກຄຸມຫນ້າດິນ.ຊຸດຂອງ nanoflakes / microalgae ດັ່ງກ່າວບໍ່ສາມາດຈໍາກັດປະລິມານຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ຖືກດູດຊຶມໂດຍຈຸລັງ microalgae.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ບາງການສຶກສາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການປັບປຸງການດູດຊຶມແສງໂດຍສິ່ງມີຊີວິດສັງເຄາະແສງຢູ່ໃນທີ່ປະທັບຂອງ nanomaterials ສອງມິຕິລະດັບ63,64,65,66.
ເນື່ອງຈາກຮູບພາບ SEM ບໍ່ສາມາດຢືນຢັນໂດຍກົງເຖິງການເອົາ niobium ໂດຍຈຸລັງ microalgae, ການສຶກສາເພີ່ມເຕີມຂອງພວກເຮົາໄດ້ຫັນໄປຫາ X-ray fluorescence (XRF) ແລະການວິເຄາະ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ເພື່ອຊີ້ແຈງບັນຫານີ້.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາປຽບທຽບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ Nb ສູງສຸດຂອງຕົວຢ່າງ microalgae ອ້າງອີງທີ່ບໍ່ໄດ້ພົວພັນກັບ MXenes, MXene nanoflakes ທີ່ແຍກອອກຈາກຫນ້າດິນຂອງຈຸລັງ microalgae, ແລະຈຸລັງ microalgae ຫຼັງຈາກການໂຍກຍ້າຍຂອງ MXenes ທີ່ຕິດຄັດມາ.ມັນເປັນມູນຄ່າທີ່ສັງເກດວ່າຖ້າບໍ່ມີການດູດຊືມ Nb, ຄ່າ Nb ທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍຈຸລັງ microalgae ຄວນເປັນສູນຫຼັງຈາກການໂຍກຍ້າຍຂອງ nanoscales ທີ່ຕິດຄັດມາ.ດັ່ງນັ້ນ, ຖ້າ Nb uptake ເກີດຂຶ້ນ, ທັງ XRF ແລະ XPS ຜົນໄດ້ຮັບຄວນຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຈຸດສູງສຸດ Nb ທີ່ຊັດເຈນ.
ໃນກໍລະນີຂອງ XRF spectra, ຕົວຢ່າງ microalgae ສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດຂອງ Nb ສໍາລັບ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx MXene ຫຼັງຈາກການໂຕ້ຕອບກັບ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx MXene (ເບິ່ງຮູບ 5a, ຍັງສັງເກດວ່າຜົນໄດ້ຮັບສໍາລັບ MAX ແລະ ML MXenes ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນ SI, Figs S12–C).ຫນ້າສົນໃຈ, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຈຸດສູງສຸດ Nb ແມ່ນຄືກັນໃນທັງສອງກໍລະນີ (ແຖບສີແດງໃນຮູບ 5a).ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ algae ບໍ່ສາມາດດູດຊຶມ Nb ໄດ້ຫຼາຍ, ແລະຄວາມອາດສາມາດສູງສຸດສໍາລັບການສະສົມ Nb ໄດ້ຖືກບັນລຸຢູ່ໃນຈຸລັງ, ເຖິງແມ່ນວ່າ Nb4C3Tx MXene ຫຼາຍກວ່າສອງເທົ່າທີ່ຕິດກັບຈຸລັງ microalgae (ແຖບສີຟ້າໃນຮູບ 5a).ໂດຍສະເພາະ, ຄວາມສາມາດຂອງ microalgae ໃນການດູດຊຶມໂລຫະແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ oxides ໂລຫະໃນສະພາບແວດລ້ອມ67,68.Shamshada et al.67 ພົບວ່າຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມຂອງ algae ນ້ໍາຈືດຫຼຸດລົງດ້ວຍການເພີ່ມ pH.Raize et al.68 ສັງເກດເຫັນວ່າຄວາມສາມາດຂອງສາຫລ່າຍທະເລໃນການດູດຊຶມໂລຫະແມ່ນປະມານ 25% ສໍາລັບ Pb2+ ສູງກວ່າ Ni2+.
(a) ຜົນໄດ້ຮັບ XRF ຂອງການດູດຊຶມ Nb ພື້ນຖານໂດຍຈຸລັງ microalgae ສີຂຽວ incubated ຢູ່ທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ SL Nb-MXenes (100 mg L-1) ເປັນເວລາ 72 ຊົ່ວໂມງ.ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະກົດຕົວຂອງ α ໃນຈຸລັງ microalgae ບໍລິສຸດ (ຕົວຢ່າງການຄວບຄຸມ, ຖັນສີຂີ້ເຖົ່າ), 2D nanoflakes ທີ່ໂດດດ່ຽວຈາກຈຸລັງ microalgae ພື້ນຜິວ (ຖັນສີຟ້າ), ແລະຈຸລັງ microalgae ຫຼັງຈາກການແຍກ nanoflakes 2D ຈາກດ້ານ (ຖັນສີແດງ).ປະລິມານຂອງ Nb ອົງປະກອບ, ( b) ເປີເຊັນຂອງອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງອົງປະກອບທາງຊີວະພາບ microalgae (C=O ແລະ CHx/C–O) ແລະ Nb oxides ທີ່ມີຢູ່ໃນຈຸລັງ microalgae ຫຼັງຈາກການຟອກດ້ວຍ SL Nb-MXenes, (c–e) ການປັບຕົວຂອງອົງປະກອບສູງສຸດຂອງຈຸລັງພາຍໃນຂອງ XPS SL Nb2CTx spectra ແລະ MXbenee (fhC3e) microalgae
ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຄາດວ່າ Nb ສາມາດຖືກດູດຊຶມໂດຍຈຸລັງ algal ໃນຮູບແບບຂອງ oxides.ເພື່ອທົດສອບນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດການສຶກສາ XPS ກ່ຽວກັບ MXenes Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX ແລະຈຸລັງ algae.ຜົນໄດ້ຮັບຂອງປະຕິສໍາພັນຂອງ microalgae ກັບ Nb-MXenes ແລະ MXenes ທີ່ໂດດດ່ຽວຈາກຈຸລັງ algae ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.5 ຂ.ດັ່ງທີ່ຄາດໄວ້, ພວກເຮົາໄດ້ກວດພົບຈຸດສູງສຸດ Nb 3d ໃນຕົວຢ່າງ microalgae ຫຼັງຈາກເອົາ MXene ອອກຈາກພື້ນຜິວຂອງ microalgae.ການກໍານົດປະລິມານຂອງ C = O, CHx / CO, ແລະ Nb oxides ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ໂດຍອີງໃສ່ Nb 3d, O 1s, ແລະ C 1s spectra ທີ່ໄດ້ຮັບດ້ວຍ Nb2CTx SL (ຮູບ 5c–e) ແລະ Nb4C3Tx SL (ຮູບ 5c–e).) ໄດ້ມາຈາກ microalgae incubated.ຮູບທີ 5f–h) MXenes.ຕາຕະລາງ S1-3 ສະແດງໃຫ້ເຫັນລາຍລະອຽດຂອງຕົວກໍານົດການສູງສຸດແລະເຄມີໂດຍລວມຜົນມາຈາກຄວາມເຫມາະ.ເປັນທີ່ສັງເກດວ່າພາກພື້ນ Nb 3d ຂອງ Nb2CTx SL ແລະ Nb4C3Tx SL (ຮູບ 5c, f) ກົງກັບອົງປະກອບ Nb2O5 ຫນຶ່ງ.ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາພົບເຫັນບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ MXene ໃນ spectra, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸລັງ microalgae ພຽງແຕ່ດູດຊຶມຮູບແບບ oxide ຂອງ Nb.ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາປະມານ C 1 s spectrum ກັບອົງປະກອບ C–C, CHx / C–O, C = O, ແລະ –COOH.ພວກເຮົາມອບຈຸດສູງສຸດຂອງ CHx/C–O ແລະ C=O ໃຫ້ກັບການປະກອບສ່ວນທາງອິນຊີຂອງຈຸລັງ microalgae.ອົງປະກອບອິນຊີເຫຼົ່ານີ້ກວມເອົາ 36% ແລະ 41% ຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງ C 1s ໃນ Nb2CTx SL ແລະ Nb4C3TX SL, ຕາມລໍາດັບ.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາປະກອບ O 1s spectra ຂອງ SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3TX ກັບ Nb2O5, ອົງປະກອບອິນຊີຂອງ microalgae (CHx/CO), ແລະນ້ໍາ adsorbed ດ້ານ.
ສຸດທ້າຍ, ຜົນໄດ້ຮັບ XPS ໄດ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນເຖິງຮູບແບບຂອງ Nb, ບໍ່ພຽງແຕ່ການປະກົດຕົວຂອງມັນເທົ່ານັ້ນ.ອີງຕາມຕໍາແຫນ່ງຂອງສັນຍານ Nb 3d ແລະຜົນໄດ້ຮັບຂອງ deconvolution, ພວກເຮົາຢືນຢັນວ່າ Nb ຖືກດູດຊຶມພຽງແຕ່ໃນຮູບແບບຂອງ oxides ແລະບໍ່ແມ່ນ ions ຫຼື MXene ຕົວຂອງມັນເອງ.ນອກຈາກນັ້ນ, ຜົນໄດ້ຮັບຂອງ XPS ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸລັງ microalgae ມີຄວາມສາມາດສູງທີ່ຈະເອົາ Nb oxides ຈາກ SL Nb2CTx ເມື່ອທຽບກັບ SL Nb4C3TX MXene.
ໃນຂະນະທີ່ຜົນໄດ້ຮັບການດູດຊືມ Nb ຂອງພວກເຮົາແມ່ນປະທັບໃຈແລະອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຮົາກໍານົດການເຊື່ອມໂຊມຂອງ MXene, ບໍ່ມີວິທີການໃດໆທີ່ຈະຕິດຕາມການປ່ຽນແປງທາງດ້ານ morphological ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໃນ nanoflakes 2D.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ຕັດສິນໃຈທີ່ຈະພັດທະນາວິທີການທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສາມາດຕອບສະຫນອງໂດຍກົງຕໍ່ການປ່ຽນແປງໃດໆທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນ 2D Nb-MXene nanoflakes ແລະຈຸລັງ microalgae.ມັນເປັນສິ່ງ ສຳ ຄັນທີ່ຈະຕ້ອງສັງເກດວ່າພວກເຮົາສົມມຸດວ່າຖ້າຊະນິດພັນທີ່ພົວພັນກັບມີການຫັນປ່ຽນ, ການເນົ່າເປື່ອຍຫຼືການ defragmentation, ນີ້ຄວນຈະສະແດງອອກຢ່າງໄວວາໃນຕົວກໍານົດການຂອງຮູບຮ່າງ, ເຊັ່ນ: ເສັ້ນຜ່າກາງຂອງພື້ນທີ່ວົງມົນ, ຮອບ, ຄວາມກວ້າງຂອງ Feret, ຫຼືຄວາມຍາວຂອງ Feret.ເນື່ອງຈາກຕົວກໍານົດການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບການອະທິບາຍອະນຸພາກຍາວຫຼື nanoflakes ສອງມິຕິລະດັບ, ການຕິດຕາມຂອງເຂົາເຈົ້າໂດຍການວິເຄາະຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກແບບເຄື່ອນໄຫວຈະໃຫ້ພວກເຮົາຂໍ້ມູນທີ່ມີຄຸນຄ່າກ່ຽວກັບການຫັນເປັນ morphological ຂອງ nanoflakes SL Nb-MXene ໃນລະຫວ່າງການຫຼຸດຜ່ອນ.
ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 6. ສໍາລັບການປຽບທຽບ, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ທົດສອບໄລຍະ MAX ຕົ້ນສະບັບແລະ ML-MXenes (ເບິ່ງ SI Figures S18 ແລະ S19).ການວິເຄາະແບບເຄື່ອນໄຫວຂອງຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວກໍານົດຮູບຮ່າງທັງຫມົດຂອງ Nb-MXene SLs ສອງອັນມີການປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຫຼັງຈາກການໂຕ້ຕອບກັບ microalgae.ດັ່ງທີ່ສະແດງໂດຍຕົວກໍານົດການເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງພື້ນທີ່ວົງກົມທຽບເທົ່າ (ຮູບ 6a, b), ຄວາມເຂັ້ມງວດສູງສຸດທີ່ຫຼຸດລົງຂອງສ່ວນຫນຶ່ງຂອງ nanoflakes ຂະຫນາດໃຫຍ່ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າພວກມັນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະທໍາລາຍເປັນຊິ້ນສ່ວນນ້ອຍ.ໃນຮູບ.6c, d ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງຈຸດສູງສຸດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຂະຫນາດທາງຂວາງຂອງ flakes (ການຍືດຕົວຂອງ nanoflakes), ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການຫັນປ່ຽນຂອງ nanoflakes 2D ເຂົ້າໄປໃນຮູບຮ່າງທີ່ຄ້າຍຄືອະນຸພາກຫຼາຍ.ຮູບ 6e-h ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມກວ້າງແລະຄວາມຍາວຂອງ Feret, ຕາມລໍາດັບ.ຄວາມກວ້າງແລະຄວາມຍາວຂອງ feret ແມ່ນຕົວກໍານົດການເສີມແລະດັ່ງນັ້ນຄວນພິຈາລະນາຮ່ວມກັນ.ຫຼັງຈາກ incubation ຂອງ nanoflakes 2D Nb-MXene ຢູ່ໃນທີ່ປະທັບຂອງ microalgae, ສູງສຸດຂອງ Feret correlation ຂອງເຂົາເຈົ້າໄດ້ປ່ຽນໄປແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງພວກມັນຫຼຸດລົງ.ອີງຕາມຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ປະສົມປະສານກັບ morphology, XRF ແລະ XPS, ພວກເຮົາໄດ້ສະຫຼຸບວ່າການປ່ຽນແປງທີ່ສັງເກດເຫັນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການຜຸພັງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຍ້ອນວ່າ MXenes oxidized ກາຍເປັນ wrinkled ຫຼາຍແລະແຕກແຍກອອກເປັນ fragments ແລະ spherical oxide particles69,70.
ການວິເຄາະການຫັນເປັນ MXene ຫຼັງຈາກປະຕິສໍາພັນກັບ microalgae ສີຂຽວ.ການວິເຄາະຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກແບບໄດນາມິກໃຊ້ເວລາເຂົ້າໄປໃນບັນຊີຂອງຕົວກໍານົດການເຊັ່ນ: (a, b) ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງພື້ນທີ່ວົງມົນທຽບເທົ່າ, (c, d) roundness, (e, f) ຄວາມກວ້າງຂອງ Feret ແລະ (g, h) ຄວາມຍາວ Feret.ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ສອງຕົວຢ່າງ microalgae ອ້າງອີງໄດ້ຖືກວິເຄາະຮ່ວມກັນກັບ SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3Tx MXenes, microalgae ທີ່ຊຸດໂຊມ, ແລະ microalgae SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3Tx MXenes ທີ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ.ລູກສອນສີແດງສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫັນປ່ຽນຂອງຕົວກໍານົດການຮູບຮ່າງຂອງ nanoflakes ສອງມິຕິລະດັບທີ່ໄດ້ສຶກສາ.
ເນື່ອງຈາກການວິເຄາະພາລາມິເຕີຮູບຮ່າງແມ່ນມີຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຫຼາຍ, ມັນຍັງສາມາດເປີດເຜີຍການປ່ຽນແປງທາງ morphological ໃນຈຸລັງ microalgae.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ວິເຄາະເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງພື້ນທີ່ວົງມົນ, ຄວາມຮອບ, ແລະຄວາມກວ້າງ/ຄວາມຍາວຂອງ Feret ຂອງຈຸລັງ microalgae ບໍລິສຸດ ແລະຈຸລັງຫຼັງຈາກປະຕິສໍາພັນກັບ 2D Nb nanoflakes.ໃນຮູບ.6a–h ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງໃນຕົວກໍານົດການຮູບຮ່າງຂອງຈຸລັງ algae, ເປັນຫຼັກຖານໂດຍການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນສູງສຸດແລະການປ່ຽນແປງຂອງ maxima ໄປສູ່ມູນຄ່າທີ່ສູງຂຶ້ນ.ໂດຍສະເພາະ, ຕົວກໍານົດການຮອບຂອງເຊນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງຈຸລັງທີ່ຍືດຍາວແລະການເພີ່ມຂື້ນຂອງຈຸລັງ spherical (ຮູບ 6a, b).ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມກວ້າງຂອງເຊນ Feret ເພີ່ມຂຶ້ນຫຼາຍ micrometers ຫຼັງຈາກການໂຕ້ຕອບກັບ SL Nb2CTx MXene (ຮູບ 6e) ເມື່ອທຽບກັບ SL Nb4C3TX MXene (ຮູບ 6f).ພວກເຮົາສົງໃສວ່ານີ້ອາດຈະເປັນຍ້ອນການດູດຊຶມຂອງ Nb oxides ທີ່ເຂັ້ມແຂງໂດຍ microalgae ຕາມປະຕິສໍາພັນກັບ Nb2CTx SR.ການຍຶດຕິດຂອງ Nb flakes ຢ່າງເຂັ້ມງວດຫນ້ອຍລົງກັບພື້ນຜິວຂອງພວກມັນສາມາດສົ່ງຜົນໃຫ້ການເຕີບໃຫຍ່ຂອງເຊນທີ່ມີຜົນກະທົບການຮົ່ມຫນ້ອຍທີ່ສຸດ.
ການສັງເກດການຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບການປ່ຽນແປງໃນຕົວກໍານົດການຂອງຮູບຮ່າງແລະຂະຫນາດຂອງ microalgae ເສີມການສຶກສາອື່ນໆ.microalgae ສີຂຽວສາມາດປ່ຽນ morphology ຂອງເຂົາເຈົ້າໃນການຕອບສະຫນອງຕໍ່ຄວາມກົດດັນດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມໂດຍການປ່ຽນແປງຂະຫນາດຂອງເຊນ, ຮູບຮ່າງຫຼື metabolism61.ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ການປ່ຽນແປງຂະຫນາດຂອງຈຸລັງອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການດູດຊຶມສານອາຫານ71.ຈຸລັງ algae ຂະຫນາດນ້ອຍສະແດງໃຫ້ເຫັນການໄດ້ຮັບສານອາຫານຕ່ໍາແລະອັດຕາການຈະເລີນເຕີບໂຕຫຼຸດລົງ.ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຈຸລັງທີ່ໃຫຍ່ກວ່າມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະບໍລິໂພກສານອາຫານຫຼາຍ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະຖືກຝາກໄວ້ໃນຈຸລັງ 72,73.Machado ແລະ Soares ພົບວ່າສານຂ້າເຊື້ອລາ triclosan ສາມາດເພີ່ມຂະຫນາດຂອງເຊນໄດ້.ພວກເຂົາເຈົ້າຍັງໄດ້ພົບເຫັນການປ່ຽນແປງທີ່ເລິກເຊິ່ງໃນຮູບຮ່າງຂອງ algae74.ນອກຈາກນັ້ນ, Yin et al.9 ຍັງໄດ້ເປີດເຜີຍການປ່ຽນແປງທາງ morphological ໃນ algae ຫຼັງຈາກການສໍາຜັດກັບການຫຼຸດຜ່ອນ graphene oxide nanocomposites.ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນທີ່ຊັດເຈນວ່າຕົວກໍານົດການຂະຫນາດ / ຮູບຮ່າງທີ່ມີການປ່ຽນແປງຂອງ microalgae ແມ່ນເກີດມາຈາກການມີ MXene.ເນື່ອງຈາກການປ່ຽນແປງຂອງຂະຫນາດແລະຮູບຮ່າງນີ້ແມ່ນຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການປ່ຽນແປງຂອງການໄດ້ຮັບສານອາຫານ, ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າການວິເຄາະຂະຫນາດແລະຕົວກໍານົດການຮູບຮ່າງໃນໄລຍະເວລາສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການດູດຊຶມຂອງ niobium oxide ໂດຍ microalgae ໃນທີ່ປະທັບຂອງ Nb-MXenes.
ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, MXenes ສາມາດຖືກ oxidized ໃນທີ່ປະທັບຂອງ algae.Dalai et al.75 ສັງເກດເຫັນວ່າ morphology ຂອງ algae ສີຂຽວສໍາຜັດກັບ nano-TiO2 ແລະ Al2O376 ແມ່ນບໍ່ເປັນເອກະພາບ.ເຖິງແມ່ນວ່າການສັງເກດການຂອງພວກເຮົາແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການສຶກສາໃນປະຈຸບັນ, ມັນພຽງແຕ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການສຶກສາຜົນກະທົບຂອງ bioremediation ໃນຂໍ້ກໍານົດຂອງຜະລິດຕະພັນການຍ່ອຍສະຫຼາຍຂອງ MXene ໃນທີ່ປະທັບຂອງ nanoflakes 2D ແລະບໍ່ແມ່ນ nanoparticles.ນັບຕັ້ງແຕ່ MXenes ສາມາດຍ່ອຍສະຫຼາຍເປັນ oxides ໂລຫະ, 31,32,77,78 ມັນສົມເຫດສົມຜົນທີ່ຈະສົມມຸດວ່າ nanoflakes Nb ຂອງພວກເຮົາຍັງສາມາດປະກອບເປັນ Nb oxides ຫຼັງຈາກປະຕິສໍາພັນກັບຈຸລັງ microalgae.
ເພື່ອອະທິບາຍການຫຼຸດຜ່ອນ 2D-Nb nanoflakes ຜ່ານກົນໄກການຍ່ອຍສະຫຼາຍໂດຍອີງໃສ່ຂະບວນການຜຸພັງ, ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດການສຶກສາໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນິກການສົ່ງຜ່ານຄວາມລະອຽດສູງ (HRTEM) (ຮູບ 7a, b) ແລະ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ຮູບ 7).7c-i ແລະຕາຕະລາງ S4-5).ທັງສອງວິທີການແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບການສຶກສາການຜຸພັງຂອງວັດສະດຸ 2D ແລະປະກອບເຊິ່ງກັນແລະກັນ.HRTEM ແມ່ນສາມາດວິເຄາະການເຊື່ອມໂຊມຂອງໂຄງສ້າງຊັ້ນສອງມິຕິລະດັບແລະຮູບລັກສະນະຕໍ່ມາຂອງ nanoparticles oxide ໂລຫະ, ໃນຂະນະທີ່ XPS ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບການຜູກມັດດ້ານ.ສໍາລັບຈຸດປະສົງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ທົດສອບ nanoflakes 2D Nb-MXene ທີ່ສະກັດຈາກການກະຈາຍຂອງເຊນ microalgae, ນັ້ນແມ່ນ, ຮູບຮ່າງຂອງພວກມັນຫຼັງຈາກປະຕິສໍາພັນກັບຈຸລັງ microalgae (ເບິ່ງຮູບ 7).
ຮູບພາບ HRTEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນ morphology ຂອງ oxidized (a) SL Nb2CTx ແລະ (b) SL Nb4C3Tx MXenes, ຜົນການວິເຄາະ XPS ສະແດງ (c) ອົງປະກອບຂອງຜະລິດຕະພັນ oxide ຫຼັງຈາກການຫຼຸດຜ່ອນ, (d–f) ການຈັບຄູ່ສູງສຸດຂອງອົງປະກອບຂອງ XPS spectra ຂອງ SL Nb2CTx ແລະ (g– i) Nb4C3Txal ສີຂຽວການສ້ອມແປງ
ການສຶກສາ HRTEM ໄດ້ຢືນຢັນການຜຸພັງຂອງສອງປະເພດຂອງ Nb-MXene nanoflakes.ເຖິງແມ່ນວ່າ nanoflakes ຍັງຄົງຮັກສາ morphology ສອງມິຕິລະດັບຂອງເຂົາເຈົ້າໃນຂອບເຂດຈໍານວນຫນຶ່ງ, ການຜຸພັງເຮັດໃຫ້ຮູບລັກສະນະຂອງ nanoparticles ຈໍານວນຫຼາຍທີ່ກວມເອົາພື້ນຜິວຂອງ MXene nanoflakes (ເບິ່ງຮູບ 7a, b).ການວິເຄາະ XPS ຂອງສັນຍານ c Nb 3d ແລະ O 1s ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ Nb oxides ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນທັງສອງກໍລະນີ.ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 7c, 2D MXene Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX ມີສັນຍານ Nb 3d ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີ NbO ແລະ Nb2O5 oxides, ໃນຂະນະທີ່ສັນຍານ O 1s ຊີ້ໃຫ້ເຫັນຈໍານວນພັນທະບັດ O–Nb ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການເຮັດວຽກຂອງຫນ້າດິນ 2D nanoflake.ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າການປະກອບສ່ວນ Nb oxide ແມ່ນເດັ່ນເມື່ອທຽບກັບ Nb-C ແລະ Nb3+-O.
ໃນຮູບ.ຮູບ 7g–i ສະແດງ XPS spectra ຂອງ Nb 3d, C 1s, ແລະ O 1s SL Nb2CTx (ເບິ່ງຮູບ. 7d–f) ແລະ SL Nb4C3TX MXene ທີ່ໂດດດ່ຽວຈາກຈຸລັງ microalgae.ລາຍລະອຽດຂອງຕົວກໍານົດການສູງສຸດ Nb-MXenes ແມ່ນສະຫນອງໃຫ້ຢູ່ໃນຕາຕະລາງ S4-5, ຕາມລໍາດັບ.ພວກເຮົາທໍາອິດວິເຄາະອົງປະກອບຂອງ Nb 3d.ກົງກັນຂ້າມກັບ Nb ທີ່ຖືກດູດຊຶມໂດຍຈຸລັງ microalgae, ໃນ MXene ທີ່ໂດດດ່ຽວຈາກຈຸລັງ microalgae, ນອກຈາກ Nb2O5, ອົງປະກອບອື່ນໆໄດ້ຖືກພົບເຫັນ.ໃນ Nb2CTx SL, ພວກເຮົາໄດ້ສັງເກດເຫັນການປະກອບສ່ວນຂອງ Nb3+-O ໃນຈໍານວນ 15%, ໃນຂະນະທີ່ສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງ Nb 3d spectrum ຖືກຄອບງໍາໂດຍ Nb2O5 (85%).ນອກຈາກນັ້ນ, ຕົວຢ່າງ SL Nb4C3TX ມີອົງປະກອບ Nb-C (9%) ແລະ Nb2O5 (91%).ທີ່ນີ້ Nb-C ມາຈາກສອງຊັ້ນປະລໍາມະນູພາຍໃນຂອງ carbide ໂລຫະໃນ Nb4C3Tx SR.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາສ້າງແຜນທີ່ C 1s spectra ກັບສີ່ອົງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດໃນຕົວຢ່າງພາຍໃນ.ຕາມທີ່ຄາດໄວ້, spectrum C 1s ຖືກຄອບງໍາໂດຍກາຟິກຄາບອນ, ຕິດຕາມມາດ້ວຍການປະກອບສ່ວນຈາກອະນຸພາກອິນຊີ (CHx/CO ແລະ C=O) ຈາກຈຸລັງ microalgae.ນອກຈາກນັ້ນ, ໃນ spectrum O 1s, ພວກເຮົາໄດ້ສັງເກດເຫັນການປະກອບສ່ວນຂອງຮູບແບບອິນຊີຂອງຈຸລັງ microalgae, niobium oxide, ແລະນ້ໍາ adsorbed.
ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ສືບສວນວ່າ Nb-MXenes cleavage ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການປະກົດຕົວຂອງຊະນິດອົກຊີເຈນທີ່ມີປະຕິກິລິຍາ (ROS) ຢູ່ໃນຈຸລັງທີ່ມີທາດອາຫານແລະ / ຫຼື microalgae.ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ປະເມີນລະດັບຂອງ singlet ອົກຊີເຈນທີ່ (1O2) ໃນວັດທະນະທໍາຂະຫນາດກາງແລະ glutathione intracellular, ເປັນ thiol ທີ່ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ antioxidant ໃນ microalgae.ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນ SI (ຮູບ S20 ແລະ S21).ວັດທະນະທໍາທີ່ມີ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX MXenes ມີລັກສະນະເປັນຈໍານວນທີ່ຫຼຸດລົງຂອງ 1O2 (ເບິ່ງຮູບ S20).ໃນກໍລະນີຂອງ SL Nb2CTx, MXene 1O2 ຖືກຫຼຸດລົງປະມານ 83%.ສໍາລັບ microalgae ວັດທະນະທໍາທີ່ໃຊ້ SL, Nb4C3TX 1O2 ຫຼຸດລົງຫຼາຍ, ເປັນ 73%.ຫນ້າສົນໃຈ, ການປ່ຽນແປງໃນ 1O2 ສະແດງໃຫ້ເຫັນແນວໂນ້ມດຽວກັນກັບຜົນກະທົບ inhibitory-stimulatory ທີ່ສັງເກດເຫັນກ່ອນຫນ້ານີ້ (ເບິ່ງຮູບ 3).ມັນສາມາດໄດ້ຮັບການໂຕ້ຖຽງວ່າການ incubation ໃນແສງສະຫວ່າງສົດໃສສາມາດປ່ຽນແປງ photooxidation.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຜົນໄດ້ຮັບຂອງການວິເຄາະການຄວບຄຸມໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນລະດັບເກືອບຄົງທີ່ຂອງ 1O2 ໃນລະຫວ່າງການທົດລອງ (ຮູບ S22).ໃນກໍລະນີຂອງລະດັບ ROS intracellular, ພວກເຮົາຍັງສັງເກດເຫັນທ່າອ່ຽງຫຼຸດລົງເຊັ່ນດຽວກັນ (ເບິ່ງຮູບ S21).ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ລະດັບຂອງ ROS ໃນຈຸລັງ microalgae ທີ່ລ້ຽງຢູ່ໃນທີ່ປະທັບຂອງ Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx SLs ເກີນລະດັບທີ່ພົບເຫັນຢູ່ໃນວັດທະນະທໍາອັນບໍລິສຸດຂອງ microalgae.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນທີ່ສຸດ, ມັນປາກົດວ່າ microalgae ປັບຕົວເຂົ້າກັບ Nb-MXenes ທັງສອງ, ຍ້ອນວ່າລະດັບ ROS ຫຼຸດລົງເຖິງ 85% ແລະ 91% ຂອງລະດັບການວັດແທກໃນວັດທະນະທໍາອັນບໍລິສຸດຂອງ microalgae inoculated ກັບ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX, ຕາມລໍາດັບ.ນີ້ອາດຈະຊີ້ບອກວ່າ microalgae ຮູ້ສຶກສະດວກສະບາຍຫຼາຍຂື້ນໃນໄລຍະເວລາທີ່ມີ Nb-MXene ກ່ວາຢູ່ໃນຕົວກາງຂອງທາດອາຫານຢ່າງດຽວ.
Microalgae ແມ່ນກຸ່ມທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂອງສິ່ງມີຊີວິດສັງເຄາະແສງ.ໃນລະຫວ່າງການສັງເຄາະແສງ, ພວກມັນປ່ຽນຄາບອນໄດອອກໄຊໃນບັນຍາກາດ (CO2) ເປັນຄາບອນອິນຊີ.ຜະລິດຕະພັນຂອງການສັງເຄາະແສງແມ່ນ glucose ແລະອົກຊີເຈນ 79.ພວກເຮົາສົງໃສວ່າອົກຊີເຈນທີ່ສ້າງຂຶ້ນດັ່ງນັ້ນມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການຜຸພັງຂອງ Nb-MXenes.ຄໍາອະທິບາຍທີ່ເປັນໄປໄດ້ຫນຶ່ງສໍາລັບການນີ້ແມ່ນວ່າຕົວກໍານົດການ aeration ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນຕ່ໍາແລະສູງຂອງອົກຊີເຈນທີ່ຢູ່ນອກແລະພາຍໃນ nanoflakes Nb-MXene.ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າບ່ອນໃດກໍ່ຕາມທີ່ມີຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງອົກຊີ, ພື້ນທີ່ທີ່ມີລະດັບຕ່ໍາສຸດຈະປະກອບເປັນ anode 80, 81, 82. ທີ່ນີ້, microalgae ປະກອບສ່ວນໃນການສ້າງຈຸລັງທີ່ມີອາກາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢູ່ດ້ານຂອງ flakes MXene, ເຊິ່ງຜະລິດອົກຊີເຈນເນື່ອງຈາກຄຸນສົມບັດການສັງເຄາະແສງຂອງເຂົາເຈົ້າ.ດັ່ງນັ້ນ, ຜະລິດຕະພັນ biocorrosion (ໃນກໍລະນີນີ້, niobium oxides) ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ.ອີກດ້ານຫນຶ່ງແມ່ນວ່າ microalgae ສາມາດຜະລິດອາຊິດອິນຊີທີ່ປ່ອຍອອກມາໃນນ້ໍາ83,84.ດັ່ງນັ້ນ, ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸກຮານຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ, ດັ່ງນັ້ນການປ່ຽນແປງ Nb-MXenes.ນອກຈາກນັ້ນ, microalgae ສາມາດປ່ຽນ pH ຂອງສະພາບແວດລ້ອມເປັນດ່າງເນື່ອງຈາກການດູດຊຶມຂອງຄາບອນໄດອອກໄຊ, ເຊິ່ງຍັງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການກັດກ່ອນ 79.
ສິ່ງທີ່ສໍາຄັນກວ່ານັ້ນ, ໄລຍະເວລາການຖ່າຍພາບທີ່ມືດ / ແສງສະຫວ່າງທີ່ໃຊ້ໃນການສຶກສາຂອງພວກເຮົາແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ການເຂົ້າໃຈຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບ.ລັກສະນະນີ້ໄດ້ຖືກອະທິບາຍຢ່າງລະອຽດໃນ Djemai-Zoghlache et al.85 ພວກເຂົາເຈົ້າໂດຍເຈດຕະນານໍາໃຊ້ photoperiod 12/12 ຊົ່ວໂມງເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນ biocorrosion ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ biofouling ໂດຍ microalgae ສີແດງ Porphyridium purpureum.ພວກເຂົາເຈົ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ photoperiod ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບ evolution ຂອງທ່າແຮງໂດຍບໍ່ມີການ biocorrosion, manifesting ຕົວຂອງມັນເອງເປັນ oscillations pseudoperiodic ປະມານ 24:00.ການສັງເກດການເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍ Dowling et al.86 ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຊີວະພາບສັງເຄາະແສງຂອງ cyanobacteria Anabaena.ອົກຊີເຈນທີ່ລະລາຍຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງແສງສະຫວ່າງ, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການປ່ຽນແປງຫຼືການເຫນັງຕີງຂອງທ່າແຮງ biocorrosion ຟຣີ.ຄວາມສໍາຄັນຂອງ photoperiod ໄດ້ຖືກເນັ້ນຫນັກໂດຍຄວາມຈິງທີ່ວ່າທ່າແຮງທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າສໍາລັບ biocorrosion ເພີ່ມຂຶ້ນໃນໄລຍະແສງສະຫວ່າງແລະຫຼຸດລົງໃນໄລຍະຄວາມມືດ.ນີ້ແມ່ນເນື່ອງມາຈາກອົກຊີເຈນທີ່ຜະລິດໂດຍ microalgae ສັງເຄາະແສງ, ທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ປະຕິກິລິຍາ cathodic ຜ່ານຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນທີ່ຜະລິດຢູ່ໃກ້ກັບ electrodes87.
ນອກຈາກນັ້ນ, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອຊອກຫາວ່າມີການປ່ຽນແປງໃດໆໃນອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງຈຸລັງ microalgae ຫຼັງຈາກການໂຕ້ຕອບກັບ Nb-MXenes.ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມຊັບຊ້ອນແລະພວກເຮົາສະເຫນີໃຫ້ພວກເຂົາຢູ່ໃນ SI (ຕົວເລກ S23-S25, ລວມທັງຜົນໄດ້ຮັບຂອງເວທີ MAX ແລະ ML MXenes).ໃນສັ້ນ, ຂໍ້ມູນອ້າງອີງທີ່ໄດ້ຮັບຂອງ microalgae ໃຫ້ພວກເຮົາມີຂໍ້ມູນທີ່ສໍາຄັນກ່ຽວກັບຄຸນລັກສະນະທາງເຄມີຂອງສິ່ງມີຊີວິດເຫຼົ່ານີ້.ການສັ່ນສະເທືອນທີ່ເປັນໄປໄດ້ທີ່ສຸດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.ຫນຶ່ງ.1 1 (C–H) ແລະ 3280 cm–1 (O–H).ສໍາລັບ SL Nb-MXenes, ພວກເຮົາພົບເຫັນລາຍເຊັນ stretching CH-bond ທີ່ສອດຄ່ອງກັບການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາຂອງພວກເຮົາ38.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າບາງຈຸດສູງສຸດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພັນທະບັດ C = C ແລະ CH ຫາຍໄປ.ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງ microalgae ອາດຈະມີການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍເນື່ອງຈາກການໂຕ້ຕອບກັບ SL Nb-MXenes.
ເມື່ອພິຈາລະນາການປ່ຽນແປງທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນຊີວະເຄມີຂອງ microalgae, ການສະສົມຂອງ oxides ອະນົງຄະທາດ, ເຊັ່ນ niobium oxide, ຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາຄືນ 59.ມັນມີສ່ວນຮ່ວມໃນການດູດຊຶມຂອງໂລຫະໂດຍພື້ນຜິວຂອງເຊນ, ການຂົນສົ່ງຂອງພວກເຂົາເຂົ້າໄປໃນ cytoplasm, ສະມາຄົມຂອງພວກເຂົາກັບກຸ່ມ carboxyl intracellular, ແລະການສະສົມຂອງພວກມັນຢູ່ໃນ microalgae polyphosphosomes20,88,89,90.ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງ microalgae ແລະໂລຫະແມ່ນຮັກສາໄວ້ໂດຍກຸ່ມທີ່ເຮັດວຽກຂອງຈຸລັງ.ສໍາລັບເຫດຜົນນີ້, ການດູດຊຶມຍັງຂຶ້ນກັບເຄມີສາດດ້ານ microalgae, ເຊິ່ງແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສະລັບສັບຊ້ອນ9,91.ໂດຍທົ່ວໄປ, ຕາມທີ່ຄາດໄວ້, ອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງ microalgae ສີຂຽວມີການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍຍ້ອນການດູດຊຶມຂອງ Nb oxide.
ຫນ້າສົນໃຈ, ການຍັບຍັ້ງ microalgae ເບື້ອງຕົ້ນທີ່ສັງເກດເຫັນແມ່ນປີ້ນກັບກັນໃນໄລຍະເວລາ.ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນ, microalgae ໄດ້ເອົາຊະນະການປ່ຽນແປງສິ່ງແວດລ້ອມເບື້ອງຕົ້ນແລະໃນທີ່ສຸດກໍ່ກັບຄືນສູ່ອັດຕາການເຕີບໂຕປົກກະຕິແລະເຖິງແມ່ນວ່າເພີ່ມຂຶ້ນ.ການສຶກສາຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງ zeta ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງເມື່ອນໍາສະເຫນີເຂົ້າໃນສື່ສານອາຫານ.ດັ່ງນັ້ນ, ປະຕິສໍາພັນດ້ານລະຫວ່າງຈຸລັງ microalgae ແລະ Nb-MXene nanoflakes ໄດ້ຖືກຮັກສາໄວ້ຕະຫຼອດການທົດລອງການຫຼຸດຜ່ອນ.ໃນການວິເຄາະຕື່ມອີກຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາສະຫຼຸບກົນໄກຕົ້ນຕໍຂອງການປະຕິບັດທີ່ຕິດພັນກັບພຶດຕິກໍາທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງ microalgae.
ການສັງເກດການ SEM ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ microalgae ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຕິດກັບ Nb-MXenes.ການນໍາໃຊ້ການວິເຄາະຮູບພາບແບບເຄື່ອນໄຫວ, ພວກເຮົາຢືນຢັນວ່າຜົນກະທົບນີ້ນໍາໄປສູ່ການຫັນປ່ຽນຂອງສອງມິຕິລະດັບ Nb-MXene nanoflakes ເຂົ້າໄປໃນອະນຸພາກ spherical ຫຼາຍ, ດັ່ງນັ້ນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການ decomposition ຂອງ nanoflakes ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການຜຸພັງຂອງມັນ.ເພື່ອທົດສອບສົມມຸດຕິຖານຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາໄດ້ດໍາເນີນການສຶກສາດ້ານວັດຖຸ ແລະຊີວະເຄມີ.ຫຼັງຈາກການທົດສອບ, nanoflakes ຄ່ອຍໆ oxidized ແລະ decomposed ເຂົ້າໄປໃນຜະລິດຕະພັນ NbO ແລະ Nb2O5, ເຊິ່ງບໍ່ໄດ້ເປັນໄພຂົ່ມຂູ່ຕໍ່ microalgae ສີຂຽວ.ການນໍາໃຊ້ການສັງເກດການ FTIR, ພວກເຮົາພົບວ່າບໍ່ມີການປ່ຽນແປງທີ່ສໍາຄັນໃນອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງ microalgae incubated ໃນທີ່ປະທັບຂອງ nanoflakes 2D Nb-MXene.ໂດຍພິຈາລະນາຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການດູດຊຶມຂອງ niobium oxide ໂດຍ microalgae, ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດການວິເຄາະ fluorescence X-ray.ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນວ່າ microalgae ທີ່ໄດ້ສຶກສາໃຫ້ອາຫານຢູ່ໃນ niobium oxides (NbO ແລະ Nb2O5), ເຊິ່ງບໍ່ມີສານພິດຕໍ່ microalgae ທີ່ສຶກສາ.