Nature.com ကိုလာရောက်လည်ပတ်တဲ့အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါတယ်။သင်သည် အကန့်အသတ်ရှိသော CSS ပံ့ပိုးမှုဖြင့် ဘရောက်ဆာဗားရှင်းကို အသုံးပြုနေပါသည်။အကောင်းဆုံးအတွေ့အကြုံအတွက်၊ အပ်ဒိတ်လုပ်ထားသောဘရောက်ဆာ (သို့မဟုတ် Internet Explorer တွင် လိုက်ဖက်ညီသောမုဒ်ကိုပိတ်ပါ) ကိုအသုံးပြုရန် ကျွန်ုပ်တို့အကြံပြုအပ်ပါသည်။ဤအတောအတွင်း၊ ဆက်လက်ပံ့ပိုးမှုသေချာစေရန်၊ ပုံစံများနှင့် JavaScript မပါဘဲ ဝဘ်ဆိုက်ကို တင်ဆက်ပါမည်။
ဆလိုက် သုံးခုပါသော အဝိုင်းကို တစ်ပြိုင်နက် ပြသသည်။တစ်ကြိမ်လျှင် ဆလိုက်သုံးခုကို ရွှေ့ရန် ယခင်နှင့် နောက်ခလုတ်များကို အသုံးပြုပါ သို့မဟုတ် တစ်ကြိမ်လျှင် ဆလိုက်သုံးခုကို ရွှေ့ရန် အဆုံးရှိ ဆလိုက်ခလုတ်များကို အသုံးပြုပါ။
နာနိုနည်းပညာ၏ အရှိန်အဟုန်ဖြင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာပြီး နေ့စဉ်အသုံးပြုမှုများတွင် ပေါင်းစပ်မှုသည် သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ကို ခြိမ်းခြောက်နိုင်သည်။အော်ဂဲနစ်ညစ်ညမ်းမှုများ၏ ဆွေးမြေ့ခြင်းအတွက် အစိမ်းရောင်နည်းလမ်းများကို ကောင်းမွန်စွာတည်ဆောက်ထားသော်လည်း၊ ဇီဝရုပ်ပြောင်းလဲခြင်းသို့ အာရုံခံနိုင်မှုနည်းခြင်းနှင့် ဇီဝရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်အပေါ်ယံနားလည်မှုနည်းပါးခြင်းတို့ကြောင့် inorganic ပုံဆောင်ခဲများ ပြန်လည်ရရှိရန်မှာ အဓိကစိုးရိမ်စရာဖြစ်သည်။ဤတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အစိမ်းရောင် microalgae Raphidocelis subcapitata ၏ 2D ကြွေထည် nanomaterials ၏ bioremediation ယန္တရားကို ခြေရာခံရန် ရိုးရှင်းသော ပုံသဏ္ဍာန် အတိုင်းအတာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုနည်းလမ်းဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော Nb-based inorganic 2D MXenes မော်ဒယ်ကို အသုံးပြုပါသည်။မျက်နှာပြင်နှင့် ဆက်နွှယ်သော ရူပဗေဒ-ဓာတု တုံ့ပြန်မှုများကြောင့် microalgae သည် Nb-based MXenes အား ကျဆင်းသွားကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။အစပိုင်းတွင်၊ အလွှာတစ်ခုနှင့်တစ်ခု MXene nanoflakes များကို microalgae ၏မျက်နှာပြင်တွင် ကပ်ထားသောကြောင့် ရေညှိကြီးထွားမှုကို အနည်းငယ်လျှော့ချပေးသည်။သို့သော်၊ မျက်နှာပြင်နှင့် ကြာရှည်စွာ အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိသောအခါ၊ microalgae သည် MXene nanoflakes များကို ဓာတ်ပြုပြီး ၎င်းတို့ကို NbO နှင့် Nb2O5 အဖြစ် ထပ်မံပြိုကွဲသွားစေသည်။ဤအောက်ဆိုဒ်များသည် microalgae ဆဲလ်များအတွက် အဆိပ်အတောက်မရှိသောကြောင့်၊ ၎င်းတို့သည် ရေသန့်စင်ပြီးနောက် 72 နာရီကြာပြီးနောက် microalgae ကို ထပ်မံပြန်လည်ရရှိစေမည့် စုပ်ယူမှုယန္တရားဖြင့် Nb အောက်ဆိုဒ်နာနိုအမှုန်များကို စားသုံးပါသည်။စုပ်ယူမှုနှင့် ဆက်စပ်သော အာဟာရများ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ဆဲလ်ထုထည် တိုးလာခြင်း၊ ၎င်းတို့၏ ချောမွေ့သော ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် ကြီးထွားမှုနှုန်း ပြောင်းလဲခြင်းတို့တွင်လည်း ထင်ဟပ်ပါသည်။ဤတွေ့ရှိချက်များအပေါ်အခြေခံ၍ ရေချိုဂေဟစနစ်များတွင် Nb-based MXenes ၏ရေတိုနှင့်ရေရှည်တည်ရှိမှုသည် သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာထိခိုက်မှုအနည်းငယ်သာဖြစ်နိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ကောက်ချက်ချပါသည်။မော်ဒယ်စနစ်များအဖြစ် နှစ်ဘက်မြင် nanomaterials များကို အသုံးပြု၍ ချောမောသောပစ္စည်းများတွင်ပင် ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲခြင်းကို ခြေရာခံနိုင်ခြေကို သရုပ်ပြသည်မှာ မှတ်သားစရာဖြစ်ပါသည်။ယေဘုယျအားဖြင့်၊ ဤလေ့လာမှုသည် 2D nanomaterials ၏ bioremediation ယန္တရားကိုမောင်းနှင်သော မျက်နှာပြင် အပြန်အလှန်ဆက်စပ်မှုဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်များအကြောင်း အရေးကြီးသော အခြေခံမေးခွန်းကို ဖြေဆိုပြီး inorganic crystalline nanomaterials ၏ သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ အကျိုးသက်ရောက်မှုများ၏ နောက်ထပ်ရေတိုနှင့် ရေရှည်လေ့လာမှုများအတွက် အခြေခံတစ်ခု ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
Nanomaterials များသည် ၎င်းတို့၏ ရှာဖွေတွေ့ရှိကတည်းက စိတ်ဝင်စားမှုများစွာကို ဖြစ်ပေါ်စေခဲ့ပြီး အမျိုးမျိုးသော နာနိုနည်းပညာများသည် မကြာသေးမီက ခေတ်မီခြင်း အဆင့် ၁ သို့ ဝင်ရောက်လာခဲ့သည်။ကံမကောင်းစွာဖြင့်၊ နေ့စဥ်သုံးပစ္စည်းများတွင် nanomaterials များပေါင်းစပ်ခြင်းသည် မသင့်လျော်သောစွန့်ပစ်မှု၊ ဂရုမစိုက်ကိုင်တွယ်ခြင်း သို့မဟုတ် လုံခြုံသောအခြေခံအဆောက်အအုံမလုံလောက်ခြင်းကြောင့် မတော်တဆထုတ်လွှတ်မှုများဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ထို့ကြောင့်၊ နှစ်ဘက်မြင် (2D) nanomaterials အပါအဝင် nanomaterials များသည် သဘာဝပတ်၀န်းကျင်၊ အပြုအမူနှင့် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ လုပ်ဆောင်ချက်များကို အပြည့်အဝနားမလည်သေးသော သဘာဝပတ်၀န်းကျင်သို့ ထုတ်လွှတ်နိုင်သည်ဟု ယူဆရန် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်ပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ ecotoxicity ဆိုင်ရာစိုးရိမ်မှုများသည် 2D nanomaterials 2,3,4,5,6 များအတွင်းသို့ စိမ့်ဝင်နိုင်မှုအပေါ် အာရုံစိုက်နေခြင်းမှာ အံ့သြစရာမဟုတ်ပါ။ဤဂေဟစနစ်များတွင်၊ အချို့သော 2D nanomaterials များသည် microalgae အပါအဝင် မတူညီသော trophic အဆင့်တွင် သက်ရှိအမျိုးမျိုးနှင့် ဓါတ်ပြုနိုင်သည်။
Microalgae များသည် photosynthesis7 ဖြင့် ဓာတုဗေဒ ထုတ်ကုန်မျိုးစုံကို ထုတ်လုပ်ပေးသော ရေချိုနှင့် အဏ္ဏဝါဂေဟစနစ်များတွင် သဘာဝအတိုင်း တွေ့ရှိရသည့် ရှေးဦးသက်ရှိများဖြစ်သည်။ထို့ကြောင့် ၎င်းတို့သည် ရေနေဂေဟစနစ် 8,9,10,11,12 တို့အတွက် အရေးကြီးသော်လည်း ecotoxicity13,14 ၏ အထိခိုက်မခံသော၊ စျေးပေါပြီး အသုံးများသော ညွှန်းကိန်းများဖြစ်သည်။microalgae ဆဲလ်များသည် အမျိုးမျိုးသော ဒြပ်ပေါင်းများပါဝင်မှုကို လျင်မြန်စွာ လျင်မြန်စွာ တိုးပွားများပြားလာသောကြောင့်၊ ၎င်းတို့သည် အော်ဂဲနစ်ပစ္စည်းများနှင့် ညစ်ညမ်းနေသော ရေကို ကုသရန်အတွက် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်နိုင်သော နည်းလမ်းများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာစေရန် အလားအလာရှိပါသည်။
ရေညှိဆဲလ်များသည် biosorption နှင့် စုဆောင်းမှုမှတစ်ဆင့် ရေမှ inorganic ions များကို ဖယ်ရှားနိုင်သည် 17,18။Chlorella၊ Anabaena invar၊ Westiellopsis prolifica၊ Stigeoclonium tenue နှင့် Synechococcus sp ကဲ့သို့သော ရေညှိမျိုးစိတ်အချို့။Fe2+၊ Cu2+၊ Zn2+ နှင့် Mn2+19 ကဲ့သို့သော အဆိပ်သင့်သတ္တုအိုင်းယွန်းများကို သယ်ဆောင်ကာ အာဟာရဖြစ်စေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။အခြားလေ့လာမှုများက Cu2+၊ Cd2+၊ Ni2+၊ Zn2+ သို့မဟုတ် Pb2+ အိုင်းယွန်းများသည် ဆဲလ်ပုံသဏ္ဍာန်ကိုပြောင်းလဲကာ ၎င်းတို့၏ chloroplasts20,21 ကို ဖျက်ဆီးခြင်းဖြင့် Scenedesmus ၏ကြီးထွားမှုကိုကန့်သတ်ထားသည်။
အော်ဂဲနစ်ညစ်ညမ်းစေသည့် အစိမ်းရောင်နည်းလမ်းများနှင့် လေးလံသောသတ္တုအိုင်းယွန်းများကို ဖယ်ရှားခြင်းအတွက် ကမ္ဘာတစ်ဝှမ်းရှိ သိပ္ပံပညာရှင်များနှင့် အင်ဂျင်နီယာများ၏ အာရုံစိုက်မှုကို ဆွဲဆောင်ခဲ့သည်။ယင်းမှာ အဓိကအားဖြင့် အဆိုပါညစ်ညမ်းမှုများသည် အရည်အဆင့်တွင် လွယ်ကူစွာလုပ်ဆောင်နိုင်ခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည်။သို့ရာတွင်၊ ဇီဝရုပ်ပုံဆောင်ခဲများသည် ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်မှုနည်းပြီး အမျိုးမျိုးသော biotransformation များအတွက် ခံနိုင်ရည်နည်းသောကြောင့် ပြုပြင်ခြင်းတွင် ကြီးစွာသောအခက်အခဲများဖြစ်ပေါ်စေပြီး ဤဧရိယာ ၂၂၊ ၂၃၊ ၂၄၊ ၂၅၊ ၂၆ တွင် တိုးတက်မှုအနည်းငယ်သာရှိသည်။ထို့ကြောင့်၊ nanomaterials များ ပြုပြင်ခြင်းအတွက် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်သော ဖြေရှင်းနည်းများကို ရှာဖွေခြင်းသည် ရှုပ်ထွေးပြီး စူးစမ်းလေ့လာရန် မလိုအပ်သော နေရာတစ်ခုအဖြစ် ဆက်လက်တည်ရှိနေပါသည်။2D nanomaterials များ၏ biotransformation အကျိုးသက်ရောက်မှုများနှင့် ပတ်သက်၍ မသေချာမရေရာမှု မြင့်မားသောကြောင့်၊ လျှော့ချရေးကာလအတွင်း ၎င်းတို့၏ ပျက်စီးယိုယွင်းမှုဖြစ်နိုင်ချေနည်းလမ်းများကို ရှာဖွေရန် လွယ်ကူသောနည်းလမ်းမရှိပါ။
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ စိမ်းလန်းသော microalgae သည် inorganic ceramic ပစ္စည်းများအတွက် active aqueous bioremediation agent အဖြစ် အသုံးပြုထားပြီး inorganic ceramic material များ၏ MXene ၏ ပျက်စီးခြင်းဖြစ်စဉ်ကို တည်နေရာစောင့်ကြည့်ခြင်းနှင့်အတူ ပေါင်းစပ်ကာ inorganic ceramic ပစ္စည်းများကို ကိုယ်စားပြုသည်။"MXene" ဟူသောအသုံးအနှုန်းသည် Mn+1XnTx ပစ္စည်း၏ stoichiometry ကိုထင်ဟပ်ပြီး M သည် အစောပိုင်းအကူးအပြောင်းသတ္တုဖြစ်ပြီး X သည် ကာဗွန်နှင့်/သို့မဟုတ် နိုက်ထရိုဂျင်ဖြစ်ပြီး Tx သည် မျက်နှာပြင် terminator (ဥပမာ -OH, -F, -Cl) နှင့် n = 1, 2, 3 သို့မဟုတ် 427.28 ဖြစ်သည်။Naguib et al မှ MXenes ကိုရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သည်။အာရုံခံကိရိယာများ၊ ကင်ဆာကုထုံးနှင့် အမြှေးပါးကို စစ်ထုတ်ခြင်း ၂၇၊၂၉၊၃၀။ထို့အပြင်၊ MXenes သည် ၎င်းတို့၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော colloidal တည်ငြိမ်မှုနှင့် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော ဇီဝဆိုင်ရာ အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုများကြောင့် မော်ဒယ် 2D စနစ်အဖြစ် ယူဆနိုင်သည်။
ထို့ကြောင့်၊ ဤဆောင်းပါးတွင် တီထွင်ထားသော နည်းစနစ်နှင့် ကျွန်ုပ်တို့၏ သုတေသနပြုချက်များအား ပုံ 1 တွင် ပြထားသည်။ ဤယူဆချက်အရ၊ microalgae သည် Nb-based MXenes ကို အဆိပ်မရှိသောဒြပ်ပေါင်းများအဖြစ်သို့ ကျဆင်းစေပြီး၊ ၎င်းသည် ရေညှိ၏နောက်ထပ်ပြန်လည်ရယူမှုကို ခွင့်ပြုပေးသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ဤယူဆချက်ကို စမ်းသပ်ရန်၊ အစောပိုင်း နီအိုဘီယမ်အခြေခံ အသွင်ကူးပြောင်းရေး သတ္တုကာဗိုက်များနှင့်/သို့မဟုတ် နိုက်ထရိုက် (MXenes) ဖြစ်သော Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX တို့၏ မိသားစုဝင် နှစ်ဦးကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။
စိမ်းလန်းသော microalgae Raphidocelis subcapitata ဖြင့် MXene ပြန်လည်ရယူခြင်းအတွက် အထောက်အထား-အခြေခံယူဆချက်။၎င်းသည် သက်သေအခြေပြု ယူဆချက်များ၏ သရုပ်ဖော်ပုံမျှသာဖြစ်ကြောင်း ကျေးဇူးပြု၍ သတိပြုပါ။ရေကန်ပတ်ဝန်းကျင်သည် အသုံးပြုသည့် အာဟာရကြားခံနှင့် အခြေအနေများ (ဥပမာ- နေ့လယ်စာစက်ဝန်းနှင့် ရရှိနိုင်သော မရှိမဖြစ်အာဟာရများတွင် ကန့်သတ်ချက်များ) ကွဲပြားသည်။BioRender.com ဖြင့် ဖန်တီးထားသည်။
ထို့ကြောင့်၊ MXene ကို စံပြစနစ်အဖြစ် အသုံးပြုခြင်းဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အခြားသော သမားရိုးကျ နာနိုပစ္စည်းများဖြင့် မမြင်နိုင်သော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို လေ့လာရန် တံခါးဖွင့်ပေးလိုက်ပါသည်။အထူးသဖြင့်၊ microalgae Raphidocelis subcapitata အားဖြင့် niobium-based MXenes ကဲ့သို့သော နှစ်ဖက်မြင် nanomaterials များ၏ bioremediation ဖြစ်နိုင်ခြေကို ကျွန်ုပ်တို့ သရုပ်ပြပါသည်။Microalgae များသည် Nb-MXenes ကို အဆိပ်မရှိသော အောက်ဆိုဒ် NbO နှင့် Nb2O5 အဖြစ်သို့ ကျဆင်းစေပြီး နီအိုဘီယမ် စုပ်ယူမှု ယန္တရားမှတဆင့် အာဟာရများကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။ယေဘုယျအားဖြင့်၊ ဤလေ့လာမှုသည် မျက်နှာပြင် ရူပဗေဒဆိုင်ရာ အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုများနှင့် ဆက်စပ်နေသည့် အရေးကြီးသော အခြေခံမေးခွန်းကို ဖြေကြားပေးပါသည်။ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် 2D nanomaterials များ၏ ပုံသဏ္ဍာန်တွင် သိမ်မွေ့သောပြောင်းလဲမှုများကို ခြေရာခံရန်အတွက် ရိုးရှင်းသော ပုံသဏ္ဍာန်-ပါရာမီတာ-အခြေခံနည်းလမ်းကို တီထွင်လျက်ရှိသည်။၎င်းသည် inorganic crystalline nanomaterials ၏ အမျိုးမျိုးသော ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုများကို ရေတိုနှင့် ရေရှည်သုတေသနပြုရန် လှုံ့ဆော်ပေးပါသည်။ထို့ကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှုသည် ရုပ်ဝတ္ထုမျက်နှာပြင်နှင့် ဇီဝဗေဒပစ္စည်းကြား အပြန်အလှန်နားလည်မှုကို တိုးမြင့်စေသည်။ကျွန်ုပ်တို့သည် ရေချိုဂေဟစနစ်များပေါ်တွင် ၎င်းတို့၏ ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော အကျိုးသက်ရောက်မှုများဆိုင်ရာ ရေတိုရေရှည်လေ့လာမှုများအတွက် အခြေခံကို ပံ့ပိုးပေးလျက်ရှိပြီး ယခုအခါ အလွယ်တကူ အတည်ပြုနိုင်ပြီဖြစ်သည်။
MXenes သည် ထူးခြားပြီး ဆွဲဆောင်မှုရှိသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဂုဏ်သတ္တိများရှိသော စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော အတန်းအစားကို ကိုယ်စားပြုပြီး ထို့ကြောင့် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော အသုံးချပရိုဂရမ်များစွာကို ကိုယ်စားပြုပါသည်။ဤဂုဏ်သတ္တိများသည် ၎င်းတို့၏ stoichiometry နှင့် မျက်နှာပြင် ဓာတုဗေဒတို့အပေါ် များစွာမူတည်ပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှုတွင်၊ ဤ nanomaterials များ၏ မတူညီသော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာအကျိုးသက်ရောက်မှုများကို လေ့လာတွေ့ရှိနိုင်သောကြောင့် Nb-based hierarchical single-layer (SL) MXenes၊ Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX တို့ကို လေ့လာခဲ့သည်။MXenes များကို အက်တမ်နည်းအရ MAX-phase A-layers များ၏ အပေါ်မှအောက်မှ ပါးလွှာသော အလွှာများကို ရွေးထုတ်ခြင်းဖြင့် ၎င်းတို့၏ အစပစ္စည်းများမှ ထုတ်လုပ်ပါသည်။MAX အဆင့်သည် အကူးအပြောင်းသတ္တုကာဗိုက်များ "ချည်နှောင်ထားသော" အတုံးအခဲများနှင့် Al၊ Si၊ နှင့် Sn ကဲ့သို့သော MnAXn-1 stoichiometry ဖြင့် Al၊ Si နှင့် Sn တို့ကဲ့သို့ ပါးလွှာသော ကြွေထည်တစ်ခုဖြစ်သည်။ကနဦး MAX အဆင့်၏ ပုံသဏ္ဍာန်ကို စကင်န်ဖတ်ထားသော အီလက်ထရွန်အဏုကြည့်မှန်ဘီလူး (SEM) ဖြင့် လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့ပြီး ယခင်လေ့လာမှုများနှင့် ကိုက်ညီသည် (နောက်ဆက်တွဲအချက်အလက်၊ SI၊ ပုံ S1 ကိုကြည့်ပါ)။Multilayer (ML) Nb-MXene ကို 48% HF (hydrofluoric acid) ဖြင့် Al အလွှာကို ဖယ်ရှားပြီးနောက် ရရှိခဲ့သည်။ML-Nb2CTx နှင့် ML-Nb4C3TX တို့၏ အသွင်အပြင်ကို အီလက်ထရွန် အဏုစကုပ် (SEM) (ပုံများ S1c နှင့် S1d အသီးသီး) ဖြင့် စစ်ဆေးခဲ့ပြီး၊ ရှည်လျားသော ချွေးပေါက်များကဲ့သို့ ပုံမှန်အလွှာလိုက် MXene ပုံသဏ္ဍာန်ကို တွေ့ရှိရသည်၊၊ ရှည်လျားသော ချွေးပေါက်များကဲ့သို့ နှစ်ဘက်မြင် nanoflakes များနှင့် ဆင်တူသည်၊Nb-MXenes နှစ်ခုစလုံးသည် acid etching 27,38 ဖြင့် ယခင်က ပေါင်းစပ်ထားသော MXene အဆင့်များနှင့် များစွာတူညီပါသည်။MXene ၏ဖွဲ့စည်းပုံကိုအတည်ပြုပြီးနောက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ၎င်းကို tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) ၏အထပ်ထပ်ဖြင့် အလွှာပေးကာ ရေဆေးခြင်းနှင့် sonication ပြုလုပ်ပြီးနောက်၊ ထို့နောက်တွင် အလွှာတစ်ခုတည်း သို့မဟုတ် အနိမ့်ဆုံး (SL) 2D Nb-MXene nanoflakes များရရှိခဲ့သည်။
ကျွန်ုပ်တို့သည် ခြစ်ထုတ်ခြင်းနှင့် ထပ်ဆင့်အခွံခွာခြင်း၏ ထိရောက်မှုကို စမ်းသပ်ရန်အတွက် မြင့်မားသော ပုံရိပ်ဖော်ထုတ်လွှတ်မှု အီလက်ထရွန်အဏုစကုပ် (HRTEM) နှင့် X-ray diffraction (XRD) ကို အသုံးပြုထားပါသည်။Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) နှင့် Fast Fourier Transform (FFT) ကို အသုံးပြု၍ လုပ်ဆောင်ခဲ့သော HRTEM ရလဒ်များကို ပုံ 2 တွင် ပြထားသည်။ Nb-MXene nanoflakes များသည် အက်တမ်အလွှာ၏ဖွဲ့စည်းပုံကိုစစ်ဆေးရန်နှင့် interplanar အကွာအဝေးများကိုတိုင်းတာရန်အတွက် အစွန်းဘက်သို့ ဦးတည်ထားသည်။Naguib et al.27 နှင့် Jastrzębska et al.38 မှဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း MXene Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX ၏ HRTEM ရုပ်ပုံများသည် ၎င်းတို့၏ အက်တမ်ပါးလွှာသော အလွှာသဘာ၀ကို ဖော်ပြခဲ့သည် (ပုံ. 2a1, a2 ကိုကြည့်ပါ)။ကပ်လျက် Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx monolayers နှစ်ခုအတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ကျွန်ုပ်တို့၏ယခင်ရလဒ်များနှင့်သဘောတူသည့် 0.74 နှင့် 1.54 nm အသီးသီး (ပုံ. 2b1,b2) ၏ interlayer အကွာအဝေးများကို သတ်မှတ်ပေးပါသည်။Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx monolayers များကြားအကွာအဝေးကိုပြသသော လျင်မြန်သော Fourier အသွင်ပြောင်းခြင်း (ပုံ. 2c1၊ c2) နှင့် ပြောင်းပြန်မြန်ဆန်သော Fourier အသွင်ပြောင်းခြင်း (ပုံ. 2d1၊ d2) တို့က ထပ်မံအတည်ပြုခဲ့ပါသည်။ပုံတွင် လေ့လာထားသော MXenes ၏ အလွှာသဘောသဘာဝကို အတည်ပြုသည့် နီအိုဘီယမ်နှင့် ကာဗွန်အက်တမ်များနှင့် သက်ဆိုင်သော အလင်းနှင့် အမှောင်လှိုင်းများကို အစားထိုးပြသထားသည်။Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx (Figures S2a နှင့် S2b) အတွက် ရရှိသော စွမ်းအင်ကွဲလွဲနေသော X-ray spectroscopy (EDX) spectra သည် Al peak ကိုတွေ့ရှိခြင်းမရှိသောကြောင့် မူလ MAX အဆင့်၏ အကြွင်းအကျန်ကို မတွေ့ရှိရကြောင်း သတိပြုရန် အရေးကြီးပါသည်။
SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXene nanoflakes များ၏ လက္ခဏာရပ်များ အပါအဝင် (က) မြင့်မားသော ရုပ်ထွက်အရည်အသွေး အီလက်ထရွန် အဏုစကုပ် (HRTEM) ဘေးထွက်မြင်ကွင်း 2D nanoflake ပုံရိပ်ဖော်ခြင်းနှင့် သက်ဆိုင်သော၊ (ခ) ပြင်းထန်မှုမုဒ်၊ (ဂ) ပြောင်းပြန်မြန်သော Fourier အသွင်ပြောင်း (IFFT)၊ (ဃ) မြန်ဆန်သော Fouriere (Fouriere) (FFTbray)၊SL 2D Nb2CTx အတွက်၊ နံပါတ်များကို (a1၊ b1၊ c1၊ d1၊ e1) အဖြစ် ဖော်ပြသည်။SL 2D Nb4C3Tx အတွက်၊ နံပါတ်များကို (a2၊ b2၊ c2၊ d2၊ e1) အဖြစ် ဖော်ပြသည်။
SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXenes များ၏ X-ray diffraction တိုင်းတာမှုများကို ပုံများတွင် ပြထားသည်။2e1 နှင့် e2 အသီးသီးရှိသည်။4.31 နှင့် 4.32 တွင် Peaks (002) သည် ယခင်ဖော်ပြထားသော အလွှာလိုက် MXenes Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX38,39,40,41 အသီးသီးနှင့် သက်ဆိုင်ပါသည်။XRD ရလဒ်များသည် ကျန်ရှိသော ML ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံများနှင့် MAX အဆင့်များ ရှိနေခြင်းကို ညွှန်ပြသော်လည်း အများစုမှာ SL Nb4C3Tx (ပုံ. 2e2) နှင့် ဆက်စပ်နေသည့် XRD ပုံစံများဖြစ်သည်။MAX အဆင့်၏ သေးငယ်သော အမှုန်များ ရှိနေခြင်းသည် ကျပန်းစုထားသော Nb4C3Tx အလွှာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပိုမိုအားကောင်းသည့် MAX အထွတ်အထိပ်ကို ရှင်းပြနိုင်သည်။
နောက်ထပ်သုတေသနပြုချက်သည် R. subcapitata နှင့်သက်ဆိုင်သည့် အစိမ်းရောင် microalgae များကို အာရုံစိုက်ထားသည်။၎င်းတို့သည် အဓိက အစားအစာ webs42 တွင် အရေးကြီးသော ထုတ်လုပ်သူများဖြစ်သောကြောင့် microalgae များကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။၎င်းတို့သည် အစားအသောက်ကွင်းဆက်43 ၏ မြင့်မားသောအဆင့်သို့သယ်ဆောင်သွားသော အဆိပ်အတောက်များကို ဖယ်ရှားနိုင်စွမ်းကြောင့် အဆိပ်သင့်မှု၏ အကောင်းဆုံးညွှန်းကိန်းတစ်ခုလည်းဖြစ်သည်။ထို့အပြင်၊ R. subcapitata တွင် သုတေသနပြုခြင်းသည် SL Nb-MXenes ၏ သာမန်ရေချိုအဏုဇီဝသက်ရှိများအတွက် မတော်တဆ အဆိပ်သင့်မှုအား အလင်းပြနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ယင်းကို သရုပ်ဖော်ရန်၊ အဏုဇီဝတစ်ခုစီသည် ပတ်ဝန်းကျင်တွင်ရှိသော အဆိပ်အတောက်ဖြစ်စေသော ဒြပ်ပေါင်းများကို မတူညီသော အာရုံခံနိုင်စွမ်းရှိကြောင်း သုတေသီများက ယူဆကြသည်။သက်ရှိအများစုအတွက်၊ ပါဝင်မှုနည်းသော အရာများသည် ၎င်းတို့၏ ကြီးထွားမှုကို မထိခိုက်စေဘဲ အချို့သော ကန့်သတ်ချက်ထက်ပိုသော ပြင်းအားများသည် ၎င်းတို့အား တားစီးနိုင်သည် သို့မဟုတ် သေသည်အထိပင် ဖြစ်စေနိုင်သည်။ထို့ကြောင့်၊ microalgae နှင့် MXenes အကြား မျက်နှာပြင် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုနှင့် ဆက်စပ်ပြန်လည်ရယူခြင်းဆိုင်ရာ ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှုများအတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် Nb-MXenes ၏ အန္တရာယ်မရှိသော အဆိပ်ပြင်းပြင်းကို စမ်းသပ်ရန် ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ဒါကိုလုပ်ဖို့၊ 0.01၊ 0.1 နဲ့ 10 mg l-1 MXene နဲ့ MXene (100 mg l-1 MXene) ပြင်းအား အလွန်မြင့်မားတဲ့ ရောဂါပိုးရှိတဲ့ microalgae တွေကို စမ်းသပ်ခဲ့ပါတယ်။.မည်သည့်ဇီဝပတ်ဝန်းကျင်အတွက်မဆို။
microalgae ပေါ်ရှိ SL Nb-MXenes ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ပုံ 3 တွင် ပြထားပြီး 0 mg l-1 နမူနာများအတွက် တိုင်းတာသည့် ကြီးထွားမှုရာခိုင်နှုန်း (+) သို့မဟုတ် တားဆီးခြင်း (-) အဖြစ် ဖော်ပြသည်။နှိုင်းယှဉ်မှုအတွက်၊ Nb-MAX အဆင့်နှင့် ML Nb-MXenes ကိုလည်း စမ်းသပ်ခဲ့ပြီး ရလဒ်များကို SI တွင်ပြသထားသည် (ပုံ။ S3 ကိုကြည့်ပါ)။SL Nb-MXenes သည် ပုံ 3a၊b တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း 0.01 မှ 10 mg/l နည်းပါးသော ပြင်းအားနိမ့်သည့်အကွာအဝေးတွင် အဆိပ်အတောက်လုံးဝကင်းစင်ကြောင်း အတည်ပြုရရှိသောရလဒ်များ။Nb2CTx တွင်၊ သတ်မှတ်ထားသောအကွာအဝေးတွင် ecotoxicity 5% ထက်မပိုသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။
SL (a) Nb2CTx နှင့် (b) Nb4C3TX MXene ၏ရှေ့မှောက်တွင် microalgae ကြီးထွားမှုကို လှုံ့ဆော်ခြင်း (+) သို့မဟုတ် တားဆီးခြင်း (-)။MXene-microalgae အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှု 24၊ 48 နှင့် 72 နာရီတို့ကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ သိသာထင်ရှားသောဒေတာ (t-test၊ p < 0.05) ကို ခရေပွင့် (*) ဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားသည်။ သိသာထင်ရှားသောဒေတာ (t-test၊ p < 0.05) ကို ခရေပွင့် (*) ဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားသည်။ Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*)။ သိသာထင်ရှားသောဒေတာ (t-test၊ p < 0.05) ကို ခရေပွင့် (*) ဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားသည်။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 (*)။ အရေးကြီးဒေတာ (t-test၊ p < 0.05) ကို ခရေပွင့် (*) ဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားသည်။အနီရောင်မြှားများသည် ဟန့်တားနှိုးဆွမှု ဖျက်သိမ်းရေးကို ညွှန်ပြသည်။
အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ Nb4C3TX ၏ပါဝင်မှုနည်းသောပမာဏသည် အနည်းငယ်ပို၍ အဆိပ်ဖြစ်ခဲ့သော်လည်း 7% ထက်မပိုပါ။မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း၊ MXenes တွင် 100mg L-1 တွင် အဆိပ်အတောက်နှင့် microalgae ကြီးထွားမှုကို ဟန့်တားမှု ပိုများကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။စိတ်ဝင်စားစရာမှာ MAX သို့မဟုတ် ML နမူနာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အဆိပ်သင့်/အဆိပ်သက်ရောက်မှုများ၏ တူညီသောလမ်းကြောင်းနှင့် အချိန်ကို မှီခိုအားထားနေရသည့် မည်သည့်အရာမှ မပြခဲ့ပါ။ (အသေးစိတ်အတွက် SI ကိုကြည့်ပါ)။MAX အဆင့်အတွက် (ပုံ။ S3 ကိုကြည့်ပါ) အဆိပ်သင့်မှုသည် ခန့်မှန်းခြေ 15-25% သို့ရောက်ရှိပြီး အချိန်နှင့်အမျှ တိုးလာသော်လည်း၊ SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX MXene အတွက် ပြောင်းပြန်လမ်းကြောင်းကို သတိပြုမိသည်။microalgae ကြီးထွားမှုကို ဟန့်တားခြင်းသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ လျော့နည်းသွားသည်။၎င်းသည် 24 နာရီအကြာတွင် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 17% သို့ရောက်ရှိပြီး 72 နာရီအကြာတွင် 5% အောက်သို့ကျဆင်းသွားသည် (ပုံ။ 3a၊ b၊ အသီးသီး)။
ပို၍အရေးကြီးသည်မှာ SL Nb4C3TX အတွက်၊ microalgae ကြီးထွားမှုကို ဟန့်တားခြင်းသည် 24 နာရီအကြာတွင် 27% ခန့်သို့ရောက်ရှိခဲ့သော်လည်း 72 နာရီအကြာတွင် ၎င်းသည် 1% ခန့်အထိ လျော့ကျသွားသည်။ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် တွေ့ရှိထားသောအကျိုးသက်ရောက်မှုကို လှုံ့ဆော်မှု၏ပြောင်းပြန်ဟန့်တားမှုအဖြစ် တံဆိပ်ကပ်ထားပြီး SL Nb4C3TX MXene အတွက် အကျိုးသက်ရောက်မှု ပိုအားကောင်းပါသည်။SL Nb2CTx MXene နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက microalgae ကြီးထွားမှုကို နှိုးဆွခြင်းသည် Nb4C3TX (အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှု 10 mg L-1 တွင် 24 နာရီ) ဖြင့် အစောပိုင်းတွင် မှတ်သားထားသည်။inhibition-stimulation reverse effect ကို biomass နှစ်ဆနှုန်းမျဉ်းကွေးတွင်လည်း ကောင်းစွာပြသခဲ့သည် (အသေးစိတ်အချက်အလက်များအတွက် ပုံ S4 ကိုကြည့်ပါ)။ယခုအချိန်အထိ Ti3C2TX MXene ၏ ecotoxicity ကိုသာ မတူညီသောနည်းလမ်းများဖြင့် လေ့လာခဲ့သည်။zebrafish သန္ဓေသား44 အတွက် အဆိပ်မသင့်သော်လည်း microalgae Desmodesmus quadricauda နှင့် Sorghum saccharatum အပင်များ45 အတွက် အတန်အသင့် ecotoxic ပါသည်။တိကျသောအကျိုးသက်ရောက်မှုများ၏အခြားဥပမာများတွင်ပုံမှန်ဆဲလ်လိုင်းများ46,47ထက်ကင်ဆာဆဲလ်လိုင်းများကိုပိုမိုအဆိပ်သင့်စေပါသည်။စမ်းသပ်မှုအခြေအနေများသည် Nb-MXenes ၏ရှေ့မှောက်တွင်တွေ့ရှိရသော microalgae ကြီးထွားမှုပြောင်းလဲမှုများအပေါ်လွှမ်းမိုးမှုရှိလိမ့်မည်ဟုယူဆနိုင်သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ chloroplast stroma တွင် pH 8 ခန့်သည် RuBisCO အင်ဇိုင်း၏ထိရောက်စွာလည်ပတ်မှုအတွက်အကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။ထို့ကြောင့် pH ပြောင်းလဲမှုများသည် အလင်းပြန်ခြင်း၏ 48,49 ကို ထိခိုက်စေပါသည်။သို့သော်၊ စမ်းသပ်မှုအတွင်း pH ၏ သိသာထင်ရှားသောပြောင်းလဲမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ မတွေ့ရှိခဲ့ပါ (အသေးစိတ်အချက်အလက်များအတွက် SI၊ ပုံ S5 ကိုကြည့်ပါ)။ယေဘူယျအားဖြင့်၊ Nb-MXenes ပါသော microalgae များ၏ ယဉ်ကျေးမှုများသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ဖြေရှင်းချက်၏ pH ကို အနည်းငယ် လျော့ကျစေသည်။သို့သော်၊ ဤကျဆင်းမှုသည် သန့်စင်သော ကြားခံ၏ pH ပြောင်းလဲမှုနှင့် ဆင်တူသည်။ထို့အပြင် တွေ့ရှိရသည့် ကွဲပြားမှုများသည် မိုက်ခရိုရေညှိ (ထိန်းချုပ်နမူနာ) ၏ သန့်စင်သော ယဉ်ကျေးမှုအတွက် တိုင်းတာသည့် ပုံစံနှင့် ဆင်တူသည်။ထို့ကြောင့်၊ အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ PH ပြောင်းလဲမှုကြောင့် အလင်းပြန်ခြင်းအား သက်ရောက်မှုမရှိဟု ကျွန်ုပ်တို့ ကောက်ချက်ချပါသည်။
ထို့အပြင်၊ ပေါင်းစပ်ထားသော MXenes များတွင် မျက်နှာပြင်အဆုံးများ (tx အဖြစ်ဖော်ပြသည်) ရှိသည်။၎င်းတို့သည် အဓိကအားဖြင့် လုပ်ဆောင်နိုင်သော အုပ်စုများမှာ -O၊ -F နှင့် -OH ဖြစ်သည်။သို့သော်၊ မျက်နှာပြင်ဓာတုဗေဒသည် ပေါင်းစပ်မှုနည်းလမ်းနှင့် တိုက်ရိုက်သက်ဆိုင်သည်။ဤအုပ်စုများသည် မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ကျပန်းဖြန့်ဝေသည်ဟု လူသိများပြီး MXene50 ၏ ဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် ၎င်းတို့၏အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ခန့်မှန်းရန်ခက်ခဲစေသည်။Tx သည် အလင်းဖြင့် နီအိုဘီယမ်ဓာတ်တိုးရန် ဓာတ်ကူပစ္စည်းဖြစ်နိုင်ကြောင်း စောဒကတက်နိုင်သည်။Surface functional group များသည် heterojunctions51 ကို ဖန်တီးရန်အတွက် ၎င်းတို့၏ အရင်းခံ photocatalysts များအတွက် ကျောက်ချသည့် site အများအပြားကို အမှန်တကယ် ပံ့ပိုးပေးပါသည်။သို့သော်၊ ကြီးထွားလတ်မှတ်ဖွဲ့စည်းမှုတွင် ထိရောက်သော photocatalyst ကိုမပံ့ပိုးနိုင်ခဲ့ပါ (အသေးစိတ်အလတ်စားဖွဲ့စည်းမှုကို SI Table S6 တွင်တွေ့နိုင်သည်)။ထို့အပြင်၊ MXenes ၏ ဇီဝလုပ်ဆောင်ချက်သည် အလွှာလွန်ခြင်း၊ ဓာတ်တိုးခြင်း၊ အော်ဂဲနစ်နှင့် inorganic ဒြပ်ပေါင်းများ 52,53,54,55,56 သို့မဟုတ် surface charge engineering38 တို့ကြောင့် မျက်နှာပြင်ပြုပြင်မှုတိုင်းသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ နီအိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ်သည် ကြားခံအတွင်းရှိ ပစ္စည်းမတည်မငြိမ်ဖြစ်မှုနှင့် ဆက်စပ်မှုရှိမရှိ စမ်းသပ်ရန်အတွက် microalgae ကြီးထွားလတ်ဆက်မှုနှင့် deionized water (နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက် Zeta) တွင် zeta (ζ) အလားအလာကို လေ့လာမှုများ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ကျွန်ုပ်တို့၏ရလဒ်များက SL Nb-MXenes သည် တည်ငြိမ်မှုရှိသည် (MAX နှင့် ML ရလဒ်များအတွက် SI Fig. S6 ကိုကြည့်ပါ)။SL MXenes ၏ zeta ဖြစ်နိုင်ချေသည် -10 mV ခန့်ဖြစ်သည်။SR Nb2CTx တွင်၊ ζ ၏တန်ဖိုးသည် Nb4C3Tx ထက် အနည်းငယ်ပို၍ အနုတ်လက္ခဏာရှိသည်။ζ တန်ဖိုးတွင် ထိုသို့သောပြောင်းလဲမှုသည် အနှုတ်လက္ခဏာရှိသော MXene nanoflakes များ၏မျက်နှာပြင်သည် ယဉ်ကျေးမှုအလတ်စားမှ အပြုသဘောဆောင်သော အိုင်းယွန်းများကို စုပ်ယူကြောင်း ညွှန်ပြနိုင်သည်။ယဉ်ကျေးမှုအလတ်စားရှိ Nb-MXenes ၏ zeta အလားအလာနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်မှုအား ယာယီတိုင်းတာခြင်း (အသေးစိတ်အချက်အလက်များအတွက် SI တွင် Figures S7 နှင့် S8 ကိုကြည့်ပါ) သည် ကျွန်ုပ်တို့၏ယူဆချက်အား ထောက်ခံပုံရသည်။
သို့သော်၊ Nb-MXene SL နှစ်ခုလုံးသည် သုညမှ အနည်းငယ်သော အပြောင်းအလဲများကို ပြသခဲ့သည်။၎င်းသည် microalgae ကြီးထွားမှုကြားခံတွင် ၎င်းတို့၏တည်ငြိမ်မှုကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းပြသသည်။ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏စိမ်းလန်းသောရေညှိများပါဝင်နေခြင်းသည် အလယ်အလတ်ရှိ Nb-MXenes ၏တည်ငြိမ်မှုကို အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိမရှိ အကဲဖြတ်ခဲ့သည်။အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ အာဟာရမီဒီယာနှင့် ယဉ်ကျေးမှုတွင် microalgae နှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်ပြီးနောက် MXenes ၏ zeta အလားအလာနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်မှု၏ရလဒ်များကို SI (Figures S9 နှင့် S10) တွင် တွေ့ရှိနိုင်သည်။စိတ်ဝင်စားစရာမှာ၊ microalgae ၏ပါဝင်မှုသည် MXenes နှစ်ခုလုံး၏ပျံ့နှံ့မှုကိုတည်ငြိမ်စေပုံရသည်ကိုကျွန်ုပ်တို့သတိပြုမိခဲ့သည်။Nb2CTx SL တွင်၊ Zeta အလားအလာသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ပို၍အနုတ်တန်ဖိုးများ (-15.8 နှင့် -19.1 mV ပေါက်ဖွားပြီးနောက် -19.1 mV)။SL Nb4C3TX ၏ zeta အလားအလာသည် အနည်းငယ်တိုးလာသော်လည်း 72 နာရီအကြာတွင် microalgae (-18.1 နှင့် -9.1 mV) မပါဝင်ဘဲ nanoflakes များထက် ပိုမိုတည်ငြိမ်မှုကို ပြသနေဆဲဖြစ်သည်။
microalgae ပါဝင်မှုတွင် ပေါက်ဖွားလာသော Nb-MXene ဖြေရှင်းချက်များ၏ လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း နိမ့်ကျမှုကိုလည်း တွေ့ရှိခဲ့ပြီး အာဟာရကြားခံတွင် အိုင်းယွန်းပမာဏ နည်းပါးသည်ကို ညွှန်ပြပါသည်။ထင်ရှားသည်မှာ၊ ရေတွင် MXenes မတည်ငြိမ်မှုသည် အဓိကအားဖြင့် မျက်နှာပြင် oxidation57 ကြောင့်ဖြစ်သည်။ထို့ကြောင့်၊ အစိမ်းရောင် microalgae သည် Nb-MXene ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အောက်ဆိုဒ်များကို တစ်နည်းနည်းဖြင့် ရှင်းလင်းစေပြီး ၎င်းတို့၏ ဖြစ်ပေါ်မှု (MXene ၏ ဓာတ်တိုးခြင်း) ကိုပင် တားဆီးနိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ သံသယရှိပါသည်။microalgae မှစုပ်ယူသောဒြပ်စင်အမျိုးအစားများကိုလေ့လာခြင်းဖြင့်၎င်းကိုတွေ့မြင်နိုင်သည်။
ကျွန်ုပ်တို့၏ဂေဟဗေဒဆိုင်ရာလေ့လာမှုများက microalgae သည် Nb-MXenes ၏အဆိပ်အတောက်ကို အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ နှိုးဆွကြီးထွားမှုကို ထူးထူးခြားခြားဟန့်တားနိုင်စွမ်းရှိကြောင်း ညွှန်ပြနေသော်လည်း ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှု၏ရည်ရွယ်ချက်မှာ ဖြစ်နိုင်ချေရှိသောလုပ်ဆောင်မှုယန္တရားများကို စုံစမ်းစစ်ဆေးရန်ဖြစ်သည်။ရေညှိကဲ့သို့သော သက်ရှိများသည် ၎င်းတို့၏ ဂေဟစနစ်နှင့် မရင်းနှီးသော ဒြပ်ပေါင်းများ သို့မဟုတ် ပစ္စည်းများနှင့် ထိတွေ့သောအခါ၊ ၎င်းတို့သည် နည်းအမျိုးမျိုးဖြင့် တုံ့ပြန်နိုင်သည်။အဆိပ်ရှိသောသတ္တုအောက်ဆိုဒ်များမရှိသောအခါ၊ microalgae များသည် ၎င်းတို့ကိုယ်သူတို့ အစာကျွေးနိုင်ပြီး 60 ဆက်တိုက်ကြီးထွားလာနိုင်သည်။အဆိပ်အတောက်ဖြစ်စေသော အရာများကို စားသုံးပြီးနောက်၊ ပုံသဏ္ဍာန် သို့မဟုတ် ပုံစံပြောင်းလဲခြင်းကဲ့သို့သော ကာကွယ်ရေးယန္တရားများကို အသက်သွင်းနိုင်သည်။စုပ်ယူနိုင်ခြေကိုလည်း 58,59 ဟု ထည့်သွင်းစဉ်းစားရပါမည်။ထင်ရှားသည်မှာ၊ ကာကွယ်ရေးယန္တရား၏ မည်သည့်လက္ခဏာမဆိုသည် စမ်းသပ်ဒြပ်ပေါင်း၏ အဆိပ်သင့်မှု၏ ရှင်းလင်းသော ညွှန်ပြချက်ဖြစ်သည်။ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏နောက်ထပ်လုပ်ငန်းတွင်၊ SEM မှ SL Nb-MXene nanoflakes နှင့် microalgae အကြား အလားအလာရှိသော မျက်နှာပြင်အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုနှင့် X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) ဖြင့် Nb-based MXene ၏ဖြစ်နိုင်ချေစုပ်ယူမှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့ပါသည်။SEM နှင့် XRF ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုများကို လုပ်ဆောင်ချက် အဆိပ်သင့်မှုပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် MXene ၏ အမြင့်ဆုံးအာရုံစူးစိုက်မှုတွင်သာ လုပ်ဆောင်ခဲ့ကြောင်း သတိပြုပါ။
SEM ရလဒ်များကို Fig.4 တွင်ပြသထားသည်။မကုသရသေးသော microalgae ဆဲလ်များ (ပုံ. 4a၊ ရည်ညွှန်းနမူနာကိုကြည့်ပါ) သည် ပုံမှန် R. subcapitata morphology နှင့် croissant ကဲ့သို့သော ဆဲလ်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ရှင်းလင်းစွာပြသထားသည်။ဆဲလ်များ ပြန့်ကျဲလာပြီး အတန်ငယ် ရှုပ်ပွနေပါသည်။အချို့သော microalgae ဆဲလ်များသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထပ်ကာထပ်ကာ တွယ်ကပ်နေသော်လည်း ၎င်းသည် နမူနာပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်။ယေဘူယျအားဖြင့်၊ သန့်စင်သော microalgae ဆဲလ်များသည် ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင်ရှိ၍ မည်သည့် ပုံသဏ္ဍာန်ဆိုင်ရာ ပြောင်းလဲမှုမျှ မပြပါ။
ပြင်းထန်သောအာရုံစူးစိုက်မှု (100 mg L-1) တွင် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှု 72 နာရီကြာပြီးနောက် အစိမ်းရောင် microalgae နှင့် MXene nanosheets များအကြား မျက်နှာပြင် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ပြသသည့် SEM ပုံများ။(က) SL (b) Nb2CTx နှင့် (c) Nb4C3TX MXenes တို့နှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်ပြီးနောက် မကုသရသေးသော အစိမ်းရောင်ရှိသော ရေညှိများ။Nb-MXene nanoflakes များကို အနီရောင်မြှားများဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားကြောင်း သတိပြုပါ။နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက်၊ optical microscope မှ ဓာတ်ပုံများကိုလည်း ထည့်သွင်းထားသည်။
ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနှင့်၊ SL Nb-MXene nanoflakes မှစုပ်ယူထားသော microalgae ဆဲလ်များ ပျက်စီးသွားသည် (ပုံ။ 4b၊ c၊ အနီရောင်မြှားများကိုကြည့်ပါ)။Nb2CTx MXene (ပုံ. 4b) တွင်၊ microalgae သည် ၎င်းတို့၏ ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ပြောင်းလဲပေးနိုင်သည့် ပူးတွဲနှစ်ဖက်မြင် နာနိုစကေးများဖြင့် ကြီးထွားတတ်သည်။မှတ်သားစရာမှာ၊ အလင်းအဏုကြည့်မှန်ပြောင်းအောက်တွင် ဤပြောင်းလဲမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့လည်း တွေ့ရှိခဲ့သည် (အသေးစိတ်အတွက် SI Figure S11 ကိုကြည့်ပါ)။ဤပုံသဏ္ဍာန်အကူးအပြောင်းသည် microalgae ၏ဇီဝကမ္မဗေဒတွင် ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော အခြေခံအချက်များရှိပြီး ဆဲလ်ထုထည် 61 တိုးခြင်းကဲ့သို့သော ဆဲလ်ပုံသဏ္ဍာန်ကိုပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ၎င်းတို့ကိုယ်သူတို့ခုခံကာကွယ်နိုင်စွမ်းရှိသည်။ထို့ကြောင့် Nb-MXenes နှင့် အမှန်တကယ်ထိတွေ့နေသည့် microalgae ဆဲလ်အရေအတွက်ကို စစ်ဆေးရန် အရေးကြီးပါသည်။SEM လေ့လာမှုများက microalgae ဆဲလ်များ၏ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 52% သည် Nb-MXenes နှင့် ထိတွေ့ခဲ့ပြီး အဆိုပါ microalgae ဆဲလ်များ၏ 48% သည် ထိတွေ့မှုကို ရှောင်ရှားခဲ့ကြောင်း ပြသခဲ့သည်။SL Nb4C3Tx MXene အတွက်၊ microalgae သည် MXene နှင့် ထိတွေ့မှုကို ရှောင်ရှားရန် ကြိုးစားသည်၊ ထို့ကြောင့် နှစ်ဘက်မြင် နာနိုစကေးများ (ပုံ. 4c) မှ နေရာချထားပြီး ကြီးထွားလာစေသည်။သို့သော်၊ microalgae ဆဲလ်များထဲသို့ နာနိုစကေးများ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်မှုနှင့် ၎င်းတို့၏ ပျက်စီးမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ သတိမပြုမိပါ။
မိမိကိုယ်ကို ထိန်းသိမ်းခြင်းသည် ဆဲလ်မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အမှုန်များကို စုပ်ယူမှုနှင့် အရိပ်အာဝါသ (shading) အကျိုးသက်ရောက်မှု 62 ကြောင့် အလင်းများပေါင်းစပ်ခြင်းကို ပိတ်ဆို့ခြင်းအတွက် အချိန်-မူတည်သည့် တုံ့ပြန်မှုတစ်ခုလည်းဖြစ်သည်။microalgae နှင့် light source အကြားရှိ အရာဝတ္ထုတစ်ခုစီ (ဥပမာ၊ Nb-MXene nanoflakes) သည် ကလိုရိုပလတ်စ်များမှ စုပ်ယူသည့် အလင်းပမာဏကို ကန့်သတ်ထားကြောင်း ထင်ရှားပါသည်။သို့သော်၊ ၎င်းသည် ရရှိသောရလဒ်များအပေါ် သိသာထင်ရှားသောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့သံသယမရှိပါ။ကျွန်ုပ်တို့၏ အဏုကြည့်မှန်ကြည့်ခြင်းဖြင့် ပြသထားသည့်အတိုင်း၊ 2D nanoflakes များသည် microalgae များ၏ မျက်နှာပြင်တွင် Nb-MXenes နှင့် ထိတွေ့နေသော်လည်း microalgae ၏ မျက်နှာပြင်တွင် အပြည့်အ၀ ပတ်ထားခြင်း သို့မဟုတ် တွယ်ကပ်ခြင်း မရှိပေ။ယင်းအစား၊ nanoflakes များသည် ၎င်းတို့၏ မျက်နှာပြင်ကို မဖုံးကွယ်ဘဲ microalgae ဆဲလ်များဆီသို့ ဦးတည်သွားကြသည်။ထိုကဲ့သို့သော nanoflakes/microalgae အစုအဝေးသည် microalgae ဆဲလ်များမှ စုပ်ယူသော အလင်းပမာဏကို သိသာထင်ရှားစွာ ကန့်သတ်မပေးနိုင်ပါ။ထို့အပြင်၊ အချို့သောလေ့လာမှုများသည် နှစ်ဘက်မြင်နာနိုပစ္စည်းများ 63,64,65,66 တွင် အလင်းစုပ်ယူနိုင်သော ဇီဝရုပ်များ၏ တိုးတက်မှုကိုပင် သက်သေပြခဲ့သည်။
SEM ပုံများသည် microalgae ဆဲလ်များမှ niobium ၏ စုပ်ယူမှုကို တိုက်ရိုက် အတည်မပြုနိုင်သောကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ နောက်ထပ်လေ့လာမှုသည် ဤပြဿနာကို ရှင်းလင်းရန် X-ray fluorescence (XRF) နှင့် X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းသို့ ပြောင်းလဲသွားပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် MXenes နှင့် ဓါတ်မတည့်သော ကိုးကားသည့် microalgae နမူနာများ၏ Nb အထွတ်အထိပ်များ၏ ပြင်းထန်မှု၊ microalgae ဆဲလ်များ၏ မျက်နှာပြင်မှ ခွဲထုတ်ထားသော MXene nanoflakes နှင့် ပေါင်းစပ်ထားသော MXenes ကို ဖယ်ရှားပြီးနောက် microalgal ဆဲလ်များကို နှိုင်းယှဉ်ပါသည်။Nb စုပ်ယူမှု မရှိပါက၊ microalgae ဆဲလ်များမှ ရရှိသော Nb တန်ဖိုးသည် ပူးတွဲနာနိုစကေးများကို ဖယ်ရှားပြီးနောက် သုညဖြစ်သင့်သည်ကို သတိပြုသင့်သည်။ထို့ကြောင့် Nb စုပ်ယူမှုဖြစ်ပေါ်ပါက XRF နှင့် XPS ရလဒ်နှစ်ခုစလုံးသည် ရှင်းလင်းသော Nb အထွတ်အထိပ်ကို ပြသသင့်သည်။
XRF spectra တွင်၊ microalgae နမူနာများသည် SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXene အတွက် Nb အထွတ်အထိပ်များကို ပြသခဲ့ပြီး SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXene တို့နှင့် အပြန်အလှန်ဆက်ဆံပြီးနောက် (ပုံ. 5a ကိုကြည့်ပါ၊ MAX နှင့် ML MXenes အတွက် ရလဒ်များကို SI, Figs17 S12–C တွင်ပြသထားကြောင်းကိုလည်း သတိပြုပါ။)စိတ်ဝင်စားစရာမှာ၊ Nb peak ၏ပြင်းထန်မှုသည် ဖြစ်ရပ်နှစ်ခုစလုံးတွင် အတူတူပင်ဖြစ်သည် (ပုံ 5a တွင် အနီရောင်ဘားများ)။၎င်းသည် ရေညှိများသည် Nb ပိုစုပ်ယူနိုင်ခြင်းမရှိကြောင်း ညွှန်ပြပြီး Nb4C3Tx MXene သည် microalgae ဆဲလ်များနှင့် နှစ်ဆပို၍ တွယ်ကပ်နေသော်လည်း ဆဲလ်များတွင် Nb စုဆောင်းမှုအတွက် အမြင့်ဆုံးစွမ်းရည်ကို ရရှိခဲ့သည်။ထင်ရှားသည်မှာ၊ microalgae သည် သတ္တုများကို စုပ်ယူနိုင်မှု 67,68 ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ သတ္တုအောက်ဆိုဒ်များ၏ ပြင်းအားပေါ်တွင် မူတည်ပါသည်။Shamshada et al.67 သည် ရေချိုရေညှိများ၏ စုပ်ယူနိုင်စွမ်းသည် pH တိုးလာသည်နှင့်အမျှ လျော့နည်းသွားသည်ကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။Raize et al.68 မှ ပင်လယ်ရေမှော်များ၏ သတ္တုများကို စုပ်ယူနိုင်စွမ်းသည် Ni2+ ထက် Pb2+ အတွက် 25% ခန့် ပိုမိုမြင့်မားကြောင်း မှတ်သားခဲ့သည်။
(က) SL Nb-MXenes (100 mg L-1) လွန်ကဲသော ပြင်းအားဖြင့် ပေါက်ဖွားလာသော အစိမ်းရောင် microalgae ဆဲလ်များမှ အခြေခံ Nb စုပ်ယူမှု၏ XRF ရလဒ်များ။ရလဒ်များသည် သန့်စင်သော microalgae ဆဲလ်များ (ထိန်းချုပ်နမူနာ၊ မီးခိုးရောင်ကော်လံများ)၊ မျက်နှာပြင် microalgae ဆဲလ်များ (အပြာရောင်ကော်လံများ) မှ ခွဲထုတ်ထားသော 2D nanoflakes နှင့် မျက်နှာပြင်မှ 2D nanoflakes (အနီရောင်ကော်လံများ) ကို ခွဲထုတ်ပြီးနောက် microalgae ဆဲလ်များတွင် α ပါဝင်မှုကို ပြသသည်။SL Nb-MXenes ဖြင့် ပေါက်ဖွားပြီးနောက် microalgae အော်ဂဲနစ်အစိတ်အပိုင်းများ (C=O နှင့် CHx/C–O) နှင့် microalgae ဆဲလ်များတွင် ရှိနေသည့် ဓာတုဗေဒဖွဲ့စည်းမှု၏ ရာခိုင်နှုန်း (ခ) ရာခိုင်နှုန်းနှင့် SL Nb-MXenes၊ (c–e) ဖြင့် ပေါက်ဖွားပြီးနောက် microalgae ဆဲလ်များတွင် ပါဝင်သည့် Nb oxides။
ထို့ကြောင့်၊ Nb ကို အောက်ဆိုဒ်ပုံစံဖြင့် ရေညှိဆဲလ်များက စုပ်ယူနိုင်မည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ မျှော်လင့်ထားသည်။၎င်းကိုစမ်းသပ်ရန်အတွက် MXenes Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX နှင့် ရေညှိဆဲလ်များပေါ်တွင် XPS လေ့လာမှုများကို လုပ်ဆောင်ခဲ့ပါသည်။ရေညှိဆဲလ်များမှခွဲထုတ်ထားသော Nb-MXenes နှင့် microalgae များ၏ အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုရလဒ်များကို ပုံများတွင် ပြထားသည်။၅ခ။မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း၊ microalgae ၏မျက်နှာပြင်မှ MXene ကိုဖယ်ရှားပြီးနောက် microalgae နမူနာများတွင် Nb 3d အထွတ်အထိပ်များကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။Nb2CTx SL (ပုံ. 5c–e) နှင့် Nb4C3Tx SL (ပုံ. 5c–e) ဖြင့်ရရှိသော Nb 3d၊ O 1s နှင့် C 1s ရောင်စဉ်ပေါ်မူတည်၍ C=O၊ CHx/CO၊ နှင့် Nb အောက်ဆိုဒ်များ၏ အရေအတွက်သတ်မှတ်ခြင်းကို တွက်ချက်ထားသည်။) ပေါက်ဖွားသော microalgae မှရရှိသော။ပုံ 5f–h) MXenes။ဇယား S1-3 သည် အံဝင်ခွင်ကျမှ ထွက်ပေါ်လာသော အထွတ်အထိပ် သတ်မှတ်ချက်များနှင့် အလုံးစုံ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ အသေးစိတ် အချက်အလက်များကို ပြသသည်။Nb2CTx SL နှင့် Nb4C3Tx SL (ပုံ. 5c၊ f) ၏ Nb 3d နယ်မြေများသည် Nb2O5 အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုနှင့် ဆက်စပ်နေပါသည်။ဤတွင်၊ ရောင်စဉ်အတွင်းတွင် MXene နှင့်ပတ်သက်သည့် အမြင့်ဆုံးအထွတ်အထိပ်များကို မတွေ့ရှိဘဲ၊ microalgae ဆဲလ်များသည် Nb ၏အောက်ဆိုဒ်ပုံစံကိုသာစုပ်ယူကြောင်းဖော်ပြသည်။ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် C–C၊ CHx/C–O၊ C=O၊ နှင့် –COOH အစိတ်အပိုင်းများဖြင့် C 1 s ရောင်စဉ်ကို ခန့်မှန်းထားသည်။microalgae ဆဲလ်များ၏ အော်ဂဲနစ်ပံ့ပိုးမှုအဖြစ် CHx/C–O နှင့် C=O အထွတ်အထိပ်များကို ကျွန်ုပ်တို့ သတ်မှတ်ပေးခဲ့သည်။ဤအော်ဂဲနစ်အစိတ်အပိုင်းများသည် Nb2CTx SL နှင့် Nb4C3TX SL တို့တွင် C 1s ၏ 36% နှင့် 41% အသီးသီးရှိသည်။ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3TX ၏ O 1s ရောင်စဉ်ကို Nb2O5၊ microalgae (CHx/CO) ၏ အော်ဂဲနစ်အစိတ်အပိုင်းများနှင့် မျက်နှာပြင်မှ စုပ်ယူထားသော ရေတို့ကို တပ်ဆင်ပေးပါသည်။
နောက်ဆုံးတွင်၊ XPS ရလဒ်များသည် ၎င်း၏တည်ရှိနေရုံသာမက Nb ပုံစံကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းဖော်ပြခဲ့သည်။Nb 3d signal ၏ အနေအထားနှင့် deconvolution ၏ ရလဒ်များအရ၊ Nb ကို အောက်ဆိုဒ်ပုံစံဖြင့်သာ စုပ်ယူနိုင်ပြီး အိုင်းယွန်း သို့မဟုတ် MXene ကိုယ်တိုင်မဟုတ်ကြောင်း အတည်ပြုပါသည်။ထို့အပြင်၊ XPS ရလဒ်များအရ microalgae ဆဲလ်များသည် SL Nb4C3TX MXene နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက SL Nb2CTx မှ Nb အောက်ဆိုဒ်များကို စုပ်ယူနိုင်စွမ်း ပိုမိုကောင်းမွန်ကြောင်း ပြသခဲ့သည်။
ကျွန်ုပ်တို့၏ Nb စုပ်ယူမှုရလဒ်များသည် အထင်ကြီးစရာကောင်းပြီး MXene ပျက်စီးမှုကို ခွဲခြားသိရှိနိုင်စေသော်လည်း၊ 2D nanoflakes များတွင် ဆက်စပ်ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲမှုများကို ခြေရာခံရန် နည်းလမ်းမရှိပါ။ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် 2D Nb-MXene nanoflakes နှင့် microalgae ဆဲလ်များတွင် ဖြစ်ပေါ်နေသည့် ပြောင်းလဲမှုမှန်သမျှကို တိုက်ရိုက်တုံ့ပြန်နိုင်သည့် သင့်လျော်သောနည်းလမ်းကို တီထွင်ရန် ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။အပြန်အလှန်အကျိုးပြုသောမျိုးစိတ်များသည် အသွင်ပြောင်းခြင်း၊ ပြိုကွဲခြင်း သို့မဟုတ် အကွဲအပြဲများကို ကြုံတွေ့ရပါက၊ ၎င်းသည် ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာ၊ အချင်း၊ Feret အကျယ် သို့မဟုတ် Feret အရှည်ကဲ့သို့ ပုံသဏ္ဍာန်ဘောင်ပြောင်းလဲမှုများအဖြစ် လျင်မြန်စွာ ထင်ရှားပေါ်လွင်စေသင့်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့သတိပြုမိရန် အရေးကြီးပါသည်။ဤကန့်သတ်ချက်များသည် ရှည်လျားသောအမှုန်များ သို့မဟုတ် နှစ်ဘက်မြင် nanoflakes များကိုဖော်ပြရန် သင့်လျော်သောကြောင့်၊ ၎င်းတို့၏ ရွေ့လျားနေသောအမှုန်ပုံသဏ္ဍာန်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းဖြင့် ၎င်းတို့၏ခြေရာခံခြင်းအား လျှော့ချနေစဉ်အတွင်း SL Nb-MXene nanoflakes များ၏ ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲမှုဆိုင်ရာ အဖိုးတန်အချက်အလက်များကို ကျွန်ုပ်တို့အား ပေးမည်ဖြစ်ပါသည်။
ရရှိသောရလဒ်များကို ပုံ 6 တွင်ပြသထားသည်။ နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် မူရင်း MAX အဆင့်နှင့် ML-MXenes (SI Figures S18 နှင့် S19 ကိုကြည့်ပါ) ကိုလည်း စမ်းသပ်ခဲ့သည်။Nb-MXene SLs နှစ်ခု၏ ပုံသဏ္ဍာန် ဘောင်များ အားလုံးသည် microalgae နှင့် အပြန်အလှန် တုံ့ပြန်ပြီးနောက် သိသိသာသာ ပြောင်းလဲသွားကြောင်း အမှုန်ပုံသဏ္ဍာန်၏ ဒိုင်းနမစ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု ပြသခဲ့သည်။ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာ အချင်း ကန့်သတ်ချက်များ (ပုံ. 6a၊ b) တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း ကြီးမားသော nanoflakes အပိုင်းအစများ၏ အထွတ်အထိပ်ပြင်းထန်မှု လျော့နည်းသွားခြင်းသည် ၎င်းတို့သည် သေးငယ်သောအပိုင်းအစများအဖြစ်သို့ ယိုယွင်းသွားတတ်သည်ကို ညွှန်ပြနေသည်။သဖန်းသီးပေါ်မှာ။6c၊ d သည် 2D nanoflakes များ၏ အမှုန်အမွှားပုံသဏ္ဍာန်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းကို ညွှန်ပြသော အပေါက်များ (nanoflakes ၏ ရှည်လျားခြင်း) နှင့် ဆက်စပ်နေသော တောင်ထွတ်များ ကျဆင်းခြင်းကို ပြသသည်။ပုံ 6e-h သည် Feret ၏ အကျယ်နှင့် အလျားကို အသီးသီးပြသထားသည်။ဖာရက် အကျယ် နှင့် အလျား သည် အပါ အဝင် ဘောင် များ ဖြစ် သောကြောင့် အတူ ထည့်သွင်း စဉ်းစားသင့် သည် ။microalgae များထဲတွင် 2D Nb-MXene nanoflakes များပေါက်ဖွားပြီးနောက်၊ ၎င်းတို့၏ Feret ဆက်စပ်မှု အထွတ်အထိပ်သို့ ပြောင်းသွားပြီး ၎င်းတို့၏ ပြင်းထန်မှု လျော့နည်းသွားသည်။morphology၊ XRF နှင့် XPS တို့နှင့် ပေါင်းစပ်ထားသော ဤရလဒ်များအပေါ် အခြေခံ၍ တွေ့ရှိထားသော ပြောင်းလဲမှုများသည် oxidized MXenes ပိုမိုရှုံ့တွလာပြီး အပိုင်းအစများနှင့် လုံးပတ်အောက်ဆိုဒ်အမှုန်များ 69,70 သို့ ကွဲသွားသောကြောင့် ဓာတ်တိုးခြင်းနှင့် ဆက်စပ်နေကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ ကောက်ချက်ချပါသည်။
အစိမ်းရောင် microalgae နှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်ပြီးနောက် MXene အသွင်ပြောင်းခြင်းကို လေ့လာခြင်း။အမှုန်အမွှားပုံသဏ္ဍာန် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုသည် ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာ၏ အချင်း (က၊ ခ) အချင်း၊ (ဂ၊ ဃ) အဝိုင်းပုံ၊ (င၊ f) Feret အကျယ် နှင့် (g၊ ဇ) Feret အရှည်တို့ကဲ့သို့ ဘောင်များ ထည့်သွင်းပါသည်။ဤအဆုံးသတ်ရန်အတွက် ရည်ညွှန်း microalgae နမူနာနှစ်ခုကို မူလ SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3Tx MXenes၊ SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3Tx MXenes၊ ပျက်စီးသွားသော microalgae နှင့် microalgae SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3Tx MXenes တို့နှင့်အတူ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့ပါသည်။အနီရောင်မြှားများသည် လေ့လာထားသော နှစ်ဘက်မြင် nanoflakes များ၏ ပုံသဏ္ဍာန်ဘောင်များ၏ ကူးပြောင်းမှုများကို ပြသသည်။
ပုံသဏ္ဍာန် ကန့်သတ်ချက်များ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းသည် အလွန်ယုံကြည်စိတ်ချရသောကြောင့်၊ ၎င်းသည် microalgae ဆဲလ်များတွင် ပုံသဏ္ဍာန်ဆိုင်ရာ ပြောင်းလဲမှုများကို ဖော်ပြနိုင်သည်။ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် 2D Nb nanoflakes နှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်ပြီးနောက် သန့်စင်သော microalgae ဆဲလ်များနှင့် ဆဲလ်များ၏ ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာ အချင်း၊ အဝိုင်းနှင့် Feret အကျယ်/အလျားကို ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာထားပါသည်။သဖန်းသီးပေါ်မှာ။6a–h သည် ရေညှိဆဲလ်များ၏ ပုံသဏ္ဍာန်ဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များ အပြောင်းအလဲများကို ပြသသည်၊ အထွတ်အထိပ်ပြင်းထန်မှု ကျဆင်းခြင်းနှင့် မြင့်မားသောတန်ဖိုးများဆီသို့ အမြင့်ဆုံးပြောင်းသွားခြင်းတို့ကို ပြသသည်။အထူးသဖြင့်၊ ဆဲလ်ဝိုင်းဝန်းမှုဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များသည် ရှည်လျားသောဆဲလ်များ ကျဆင်းခြင်းနှင့် စက်လုံးပုံဆဲလ်များ တိုးလာမှုကို ပြသခဲ့သည် (ပုံ။ 6a၊ b)။ထို့အပြင်၊ SL Nb4C3TX MXene (ပုံ. 6f) နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက SL Nb2CTx MXene (ပုံ. 6e) နှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်ပြီးနောက် Feret ဆဲလ်အကျယ်သည် မိုက်ခရိုမီတာများစွာ တိုးလာသည်။၎င်းသည် Nb2CTx SR နှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုအပေါ် microalgae မှ Nb အောက်ဆိုဒ်များကို ပြင်းထန်စွာ စုပ်ယူမှုကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ သံသယရှိသည်။Nb အမှုန်အမွှားများ၏ မျက်နှာပြင်တွင် တင်းကျပ်မှုနည်းသော တွယ်တာမှုသည် အရိပ်အာနိသင်အနည်းဆုံးဖြင့် ဆဲလ်ကြီးထွားမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။
microalgae ၏ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစား၏ ဘောင်များတွင် ပြောင်းလဲမှုများ၏ လေ့လာတွေ့ရှိချက်များသည် အခြားလေ့လာမှုများကို ဖြည့်စွက်သည်။Green microalgae သည် ဆဲလ်အရွယ်အစား၊ ပုံသဏ္ဍာန် သို့မဟုတ် ဇီဝြဖစ်ပျက်မှုကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ ဖိစီးမှုကို တုံ့ပြန်ရာတွင် ၎င်းတို့၏ ပုံသဏ္ဍာန်ကို ပြောင်းလဲနိုင်သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ ဆဲလ်များ၏အရွယ်အစားပြောင်းလဲခြင်းသည် အာဟာရစုပ်ယူမှုကို လွယ်ကူစေသည်။သေးငယ်သော ရေညှိဆဲလ်များသည် အာဟာရစုပ်ယူမှု နည်းပါးပြီး ကြီးထွားမှုနှုန်း ချို့ယွင်းမှုကို ပြသသည်။အပြန်အလှန်အားဖြင့်၊ ပိုကြီးသောဆဲလ်များသည် ဆဲလ်အတွင်း၌ 72,73 စုဆောင်းထားသည့် အာဟာရများကို ပိုမိုစားသုံးလေ့ရှိသည်။Machado နှင့် Soares တို့မှ မှိုသတ်ဆေး triclosan သည် ဆဲလ်အရွယ်အစားကို တိုးစေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ရေညှိ 74 ၏ ပုံသဏ္ဍာန်တွင် လေးနက်သော ပြောင်းလဲမှုများကိုလည်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ထို့အပြင်၊ Yin et al.9 သည် graphene oxide nanocomposites များနှင့် ထိတွေ့ပြီးနောက် ရေညှိများတွင် ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲမှုများကို ဖော်ပြသည်။ထို့ကြောင့်၊ microalgae ၏ ပြောင်းလဲလာသော အရွယ်အစား/ပုံသဏ္ဍာန် ဘောင်များသည် MXene ပါဝင်ခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာကြောင်း ရှင်းရှင်းလင်းလင်း သိသာပါသည်။ဤအရွယ်အစားနှင့် ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲမှုသည် အာဟာရစုပ်ယူမှုဆိုင်ရာ အပြောင်းအလဲများကို ညွှန်ပြသောကြောင့်၊ အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ အရွယ်အစားနှင့် ပုံသဏ္ဍာန်ဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းဖြင့် Nb-MXenes ၏ရှေ့မှောက်တွင် microalgae မှ နီအိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ်၏ စုပ်ယူမှုကို သက်သေပြနိုင်မည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယုံကြည်ပါသည်။
ထို့အပြင်၊ MXenes သည် ရေညှိများရှေ့တွင် အောက်ဆီဂျင် ထုတ်ပေးနိုင်သည်။Dalai et al.75 သည် နာနို-TiO2 နှင့် Al2O376 နှင့် ထိတွေ့သော အစိမ်းရောင် ရေညှိများ၏ ပုံသဏ္ဍာန်သည် တစ်ပုံစံတည်းမဟုတ်ကြောင်း လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်။ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာတွေ့ရှိချက်များသည် လက်ရှိလေ့လာမှုနှင့်ဆင်တူသော်လည်း၊ 2D nanoflakes များသာမက nanoparticles များရှိ MXene ပြိုကွဲပျက်စီးခြင်းဆိုင်ရာထုတ်ကုန်များ၏သတ်မှတ်ချက်များတွင် bioremediation ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုများကိုလေ့လာမှုနှင့်သာသက်ဆိုင်ပါသည်။MXenes သည် သတ္တုအောက်ဆိုဒ်များအဖြစ်သို့ ကျဆင်းသွားနိုင်သောကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ Nb nanoflakes များသည် microalgae ဆဲလ်များနှင့် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်ပြီးနောက် Nb အောက်ဆိုဒ်များကို ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်ဟု ယူဆရန် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်ပါသည်။
ဓာတ်တိုးမှုဖြစ်စဉ်ကိုအခြေခံ၍ 2D-Nb nanoflakes များ ပြိုကွဲပျက်စီးမှုယန္တရားမှတဆင့် လျော့ပါးသွားကြောင်း ရှင်းပြရန်အတွက်၊ ကြည်လင်ပြတ်သားမှုမြင့်မားသော ထုတ်လွှင့်မှုအီလက်ထရွန်အဏုစကုပ် (HRTEM) (ပုံ 7a၊ b) နှင့် X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ပုံ 7) ကို အသုံးပြု၍ လေ့လာမှုများ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။7c-i နှင့် tables S4-5)။ချဉ်းကပ်နည်းနှစ်ခုစလုံးသည် 2D ပစ္စည်းများ၏ ဓာတ်တိုးမှုကို လေ့လာပြီး တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ဖြည့်စွက်ရန်အတွက် သင့်လျော်သည်။HRTEM သည် XPS သည် မျက်နှာပြင်နှောင်ကြိုးများကို အာရုံခံစားနိုင်သော်လည်း XPS သည် သတ္တုအောက်ဆိုဒ် nanoparticles များ၏ နောက်ဆက်တွဲအသွင်အပြင်ကို ပိုင်းခြားသိမြင်နိုင်သော အလွှာနှစ်ခု၏ ပြိုကွဲမှုကို ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာနိုင်သည်။ဤရည်ရွယ်ချက်အတွက်၊ microalgae ဆဲလ်များ ကွဲလွဲမှုများမှ ထုတ်ယူထားသော 2D Nb-MXene nanoflakes များကို စမ်းသပ်ခဲ့ပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ microalgae ဆဲလ်များနှင့် အပြန်အလှန်ဆက်ဆံပြီးနောက် ၎င်းတို့၏ ပုံသဏ္ဍာန်ကို စမ်းသပ်ခဲ့သည် (ပုံ။ 7 ကိုကြည့်ပါ)။
HRTEM ရုပ်ပုံများသည် oxidized (a) SL Nb2CTx နှင့် (b) SL Nb4C3Tx MXenes ၏ ရုပ်ပုံသဏ္ဌာန်ကိုပြသသော၊ XPS ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုရလဒ်များပြသခြင်း (ဂ) လျှော့ချပြီးနောက် အောက်ဆိုဒ်ထုတ်ကုန်များ၏ဖွဲ့စည်းမှု၊ (d–f) SL Nb2CTx နှင့် (g–i) အစိမ်းရောင်ရှိသော SL Nbgaed.3Tx တို့၏ အစိတ်အပိုင်းများ၏ အထွတ်အထိပ်ကိုက်ညီမှု
HRTEM လေ့လာမှုများက Nb-MXene nanoflakes အမျိုးအစားနှစ်မျိုး၏ ဓာတ်တိုးမှုကို အတည်ပြုခဲ့သည်။nanoflakes များသည် ၎င်းတို့၏ နှစ်ဘက်မြင်ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်ကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ထိန်းသိမ်းထားသော်လည်း ဓာတ်တိုးမှုသည် MXene nanoflakes များ၏ မျက်နှာပြင်ကို ဖုံးအုပ်ထားသော nanoparticles အများအပြား၏ အသွင်အပြင်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည် (ပုံ 7a,b ကိုကြည့်ပါ)။c Nb 3d နှင့် O 1s အချက်ပြမှုများ၏ XPS ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု နှစ်ခုလုံးတွင် Nb အောက်ဆိုဒ်များ ဖွဲ့စည်းထားကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ပုံ 7c တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ 2D MXene Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX တွင် NbO နှင့် Nb2O5 အောက်ဆိုဒ်များ ပါဝင်မှုကို ညွှန်ပြသည့် Nb 3d အချက်ပြမှုများ ရှိပြီး O 1s အချက်ပြမှုများသည် 2D nanoflake မျက်နှာပြင်၏ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းနှင့် ဆက်စပ်နေသော O-Nb ဘွန်းများ အရေအတွက်ကို ညွှန်ပြပါသည်။Nb oxide ပံ့ပိုးမှုသည် Nb-C နှင့် Nb3+-O တို့နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက လွှမ်းမိုးနေသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ သတိပြုမိပါသည်။
သဖန်းသီးပေါ်မှာ။ပုံ 7g–i သည် Nb 3d၊ C 1s၊ နှင့် O 1s SL Nb2CTx ၏ XPS ရောင်စဉ်ကို ပြသသည် (ပုံ။ 7d–f ကိုကြည့်ပါ) နှင့် microalgae ဆဲလ်များမှ သီးခြားခွဲထုတ်ထားသော SL Nb4C3TX MXene ကို ပြသည်။Nb-MXenes peak parameters များ၏အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို Tables S4–5 တွင် ပေးထားပါသည်။Nb 3d ၏ ဖွဲ့စည်းမှုကို ဦးစွာ ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာပါသည်။microalgae ဆဲလ်များကစုပ်ယူသော Nb နှင့်ဆန့်ကျင်ဘက်၊ Nb2O5 မှလွဲ၍ microalgae ဆဲလ်များမှခွဲထုတ်ထားသော MXene တွင်အခြားအစိတ်အပိုင်းများကိုတွေ့ရှိခဲ့သည်။Nb2CTx SL တွင်၊ Nb3+-O ၏ ပံ့ပိုးကူညီမှုကို 15% ပမာဏဖြင့် တွေ့ရှိရပြီး ကျန် Nb 3d ရောင်စဉ်ကို Nb2O5 (85%) က လွှမ်းမိုးထားသည်။ထို့အပြင် SL Nb4C3TX နမူနာတွင် Nb-C (9%) နှင့် Nb2O5 (91%) အစိတ်အပိုင်းများပါရှိသည်။ဤနေရာတွင် Nb-C သည် Nb4C3Tx SR ရှိ သတ္တုကာဗိုက်အတွင်းပိုင်း အနုမြူအလွှာနှစ်ခုမှ လာသည်။ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် အတွင်းပိုင်းပြုလုပ်ထားသောနမူနာများတွင် ပြုလုပ်ခဲ့သည့်အတိုင်း မတူညီသောအစိတ်အပိုင်းလေးခုနှင့် C 1s spectra ကို မြေပုံဆွဲပါ။မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း၊ C 1s spectrum ကို ဂရပ်ဖစ်ကာဗွန်ဖြင့် လွှမ်းမိုးထားပြီး microalgae ဆဲလ်များမှ အော်ဂဲနစ်အမှုန်များ (CHx/CO နှင့် C=O) တို့မှ ပံ့ပိုးမှုများဖြင့် လွှမ်းမိုးထားသည်။ထို့အပြင်၊ O 1s spectrum တွင်၊ microalgae cells၊ niobium oxide နှင့် adsorbed water တို့၏ အော်ဂဲနစ်ပုံစံများ ပါဝင်မှုကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။
ထို့အပြင်၊ Nb-MXenes ကွဲထွက်မှုသည် အာဟာရအလယ်အလတ်နှင့်/သို့မဟုတ် microalgae ဆဲလ်များတွင် ဓာတ်ပြုအောက်စီဂျင်မျိုးစိတ် (ROS) ပါဝင်မှုနှင့် ဆက်စပ်မှုရှိမရှိ စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။ဤအဆုံးသတ်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် microalgae တွင် antioxidant အဖြစ်လုပ်ဆောင်သော thiol နှင့် intracellular glutathione အတွင်းရှိ singlet oxygen (1O2) ပမာဏကို အကဲဖြတ်ခဲ့ပါသည်။ရလဒ်များကို SI (Figures S20 နှင့် S21) တွင်ပြသထားသည်။SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX MXenes ပါရှိသော ယဉ်ကျေးမှုများကို 1O2 ပမာဏလျှော့ချခြင်းဖြင့် လက္ခဏာရပ်များဖြစ်သည် (ပုံ S20 ကိုကြည့်ပါ)။SL Nb2CTx တွင်၊ MXene 1O2 ကို 83% ခန့်အထိ လျှော့ချသည်။SL ကိုအသုံးပြုထားသော microalgae ယဉ်ကျေးမှုများအတွက် Nb4C3TX 1O2 သည် ပို၍ပင် 73% သို့ လျော့နည်းသွားသည်။စိတ်ဝင်စားစရာမှာ 1O2 တွင် ပြောင်းလဲမှုများသည် ယခင်က တွေ့ရှိထားသည့် inhibitory-stimulatory effect (ပုံ 3 ကိုကြည့်ပါ) နှင့် တူညီသောလမ်းကြောင်းကို ပြသခဲ့သည်။တောက်ပသောအလင်းရောင်တွင်ပေါက်ဖွားခြင်းသည် photooxidation ကိုပြောင်းလဲစေနိုင်သည် ဟုစောဒကတက်နိုင်သည်။သို့သော်၊ ထိန်းချုပ်မှုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုရလဒ်များသည် စမ်းသပ်မှုအတွင်း 1O2 ၏အဆက်မပြတ်အဆင့်များ (ပုံ။ S22) ကိုပြသခဲ့သည်။အတွင်းဆဲလ် ROS အဆင့်များတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည်လည်း အလားတူ ကျဆင်းမှုလမ်းကြောင်းကို တွေ့ရှိခဲ့သည် (ပုံ S21 ကိုကြည့်ပါ)။အစပိုင်းတွင်၊ Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx SLs များရှေ့တွင် မွေးမြူထားသော microalgae ဆဲလ်များရှိ ROS ၏အဆင့်များသည် microalgae ၏သန့်စင်သောယဉ်ကျေးမှုတွင်တွေ့ရှိရသောအဆင့်များကိုကျော်လွန်သွားပါသည်။သို့သော်လည်း နောက်ဆုံးတွင်၊ SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX အသီးသီးရှိ microalgae များ၏ သန့်စင်သောယဉ်ကျေးမှုတွင် တိုင်းတာထားသော အဆင့်များ၏ 85% နှင့် 91% အထိ ကျဆင်းသွားသောကြောင့် microalgae သည် Nb-MXenes ၏ရှေ့မှောက်တွင် အဆင်ပြေသွားကြောင်း ထင်ရှားပါသည်။၎င်းသည် microalgae သည် Nb-MXene ပါဝင်မှုတွင် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ အာဟာရအလယ်အလတ်တစ်မျိုးတည်းတွင်ထက် ပို၍သက်တောင့်သက်သာခံစားရကြောင်း ညွှန်ပြနိုင်သည်။
Microalgae သည် မတူကွဲပြားသော အလင်းပြန်သည့် သက်ရှိများ အုပ်စုဖြစ်သည်။photosynthesis တွင် ၎င်းတို့သည် လေထုအတွင်း ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (CO2) ကို အော်ဂဲနစ်ကာဗွန်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသည်။အလင်းပြန်ခြင်း၏ ထုတ်ကုန်များမှာ ဂလူးကို့စ်နှင့် အောက်ဆီဂျင် 79 ဖြစ်သည်။ထိုသို့ ဖွဲ့စည်းထားသော အောက်ဆီဂျင်သည် Nb-MXenes ၏ ဓာတ်တိုးမှုတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ သံသယရှိသည်။ယင်းအတွက် ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော ရှင်းလင်းချက်တစ်ခုမှာ Nb-MXene nanoflakes ၏ အပြင်ဘက်နှင့် အောက်ဆီဂျင်၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းဖိအားများ အနိမ့်နှင့် မြင့်မားသော ကွဲပြားသော လေဝင်လေထွက်ဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားခြင်း ဖြစ်သည်။ဆိုလိုသည်မှာ မတူညီသော တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ဖိအားများရှိသော နေရာတိုင်းတွင် အနိမ့်ဆုံးအဆင့်ရှိသော ဧရိယာသည် anode 80၊ 81၊ 82 အဖြစ် ဖြစ်ပေါ်လာမည်ဖြစ်သည်။ ဤတွင်၊ microalgae များသည် ၎င်းတို့၏ အလင်းပြန်ခြင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိကြောင့် အောက်ဆီဂျင်ကို ထုတ်လွှတ်သည့် MXene flakes များ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ကွဲပြားသော လေဝင်လေထွက်ဆဲလ်များ ဖန်တီးခြင်းကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ရလဒ်အနေဖြင့် biocorrosion ထုတ်ကုန်များ (ဤကိစ္စတွင်၊ niobium အောက်ဆိုဒ်များ) ကိုဖွဲ့စည်းခဲ့သည်။အခြားရှုထောင့်တစ်ခုမှာ microalgae သည် ရေထဲသို့ 83,84 ထုတ်လွှတ်သော အော်ဂဲနစ်အက်ဆစ်များကို ထုတ်လုပ်နိုင်သည် ။ထို့ကြောင့် Nb-MXenes ကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ရန်လိုသောပတ်ဝန်းကျင်ကို ဖွဲ့စည်းထားသည်။ထို့အပြင်၊ microalgae သည် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်ကို စုပ်ယူခြင်းကြောင့် ပတ်ဝန်းကျင်၏ pH ကို အယ်လ်ကာလီအဖြစ် ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး corrosion 79 ကို ဖြစ်စေနိုင်သည်။
ပို၍အရေးကြီးသည်မှာ၊ ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှုတွင်အသုံးပြုသောအမှောင်/အလင်းဓာတ်ပုံအချိန်သည်ရရှိသောရလဒ်များကိုနားလည်ရန်အရေးကြီးပါသည်။ဤရှုထောင့်ကို Djemai-Zoghlache et al တွင် အသေးစိတ်ဖော်ပြထားသည်။85 ၎င်းတို့သည် အနီရောင် microalgae Porphyridium purpureum မှ biofouling နှင့်ဆက်စပ်သော biocorrosion ကိုသရုပ်ပြရန် 12/12 နာရီ photoperiod ကို တမင်အသုံးပြုခဲ့သည်။၎င်းတို့သည် photoperiod သည် 24:00 ဝန်းကျင်တွင် pseudoperiodic oscillations အဖြစ် ထင်ရှားသော biocorrosion မရှိဘဲ အလားအလာရှိသော ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်နှင့် ဆက်စပ်နေကြောင်း ၎င်းတို့က ပြသသည်။ဤလေ့လာတွေ့ရှိချက်များကို Dowling et al မှအတည်ပြုခဲ့သည်။86 ၎င်းတို့သည် cyanobacteria Anabaena ၏ အလင်းပြန်ခြင်းဆိုင်ရာ ဇီဝဖလင်များကို သရုပ်ပြခဲ့သည်။ပျော်ဝင်နေသော အောက်ဆီဂျင်ကို အလင်း၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် ဖွဲ့စည်းထားသည်၊ ယင်းသည် အခမဲ့ biocorrosion ဖြစ်နိုင်ခြေရှိ ပြောင်းလဲမှု သို့မဟုတ် အတက်အကျများနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။photoperiod ၏အရေးပါမှုကို အလေးပေးသည်မှာ အလင်းအဆင့်တွင် biocorrosion ကင်းစင်သောအလားအလာများတိုးလာပြီး အမှောင်အဆင့်တွင် လျော့နည်းသွားသည်ဟူသောအချက်ကြောင့်ဖြစ်သည်။၎င်းသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်း 87 အနီးမှ ထုတ်ပေးသော တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း ဖိအားမှတစ်ဆင့် cathodic တုံ့ပြန်မှုကို လွှမ်းမိုးသည့် အလင်းဓာတ် သေးငယ်သော ရေညှိမှ ထုတ်လွှတ်သော အောက်ဆီဂျင်ကြောင့် ဖြစ်သည်။
ထို့အပြင်၊ Nb-MXenes နှင့်အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်ပြီးနောက် microalgae ဆဲလ်များ၏ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုတွင်ပြောင်းလဲမှုတစ်စုံတစ်ရာဖြစ်ပေါ်ခြင်းရှိမရှိကိုရှာဖွေရန် Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) ကိုလုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။ဤရရှိထားသောရလဒ်များသည် ရှုပ်ထွေးပြီး ၎င်းတို့ကို SI (MAX အဆင့်နှင့် ML MXenes ရလဒ်များအပါအဝင် ပုံများ S23-S25) တွင် တင်ပြပါသည်။အတိုချုပ်အားဖြင့်၊ ရရှိထားသော microalgae ၏ ကိုးကားမှုပုံစံသည် ဤသက်ရှိများ၏ ဓာတုဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် ပတ်သက်၍ အရေးကြီးသော အချက်အလက်များကို ပေးပါသည်။ဤဖြစ်နိုင်ချေအရှိဆုံးတုန်ခါမှုများကို ကြိမ်နှုန်း 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1 တွင်တည်ရှိပါသည်။တစ်ခု။1 1 (C–H) နှင့် 3280 စင်တီမီတာ–1 (O–H)။SL Nb-MXenes အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ယခင်လေ့လာမှု 38 နှင့်ကိုက်ညီသော CH-bond stretching signature ကိုတွေ့ရှိခဲ့သည်။သို့သော်၊ C=C နှင့် CH နှောင်ကြိုးများ နှင့်ဆက်စပ်သော နောက်ထပ်အထွတ်အထိပ်အချို့ ပျောက်ကွယ်သွားသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။၎င်းသည် SL Nb-MXenes နှင့်အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုကြောင့် microalgae ၏ဓာတုဗေဒပါဝင်မှုအနည်းငယ်ပြောင်းလဲမှုရှိနိုင်သည်ကိုဖော်ပြသည်။
microalgae ၏ ဇီဝဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ပြောင်းလဲမှု ဖြစ်နိုင်ချေကို သုံးသပ်သောအခါ၊ niobium oxide ကဲ့သို့သော inorganic oxides များ စုဆောင်းခြင်းကို ပြန်လည်သုံးသပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။59၎င်းသည် ဆဲလ်မျက်နှာပြင်မှ သတ္တုများကို စုပ်ယူခြင်း၊ cytoplasm အတွင်းသို့ ပို့ဆောင်ခြင်း၊ ဆဲလ်အတွင်းပိုင်း carboxyl အုပ်စုများနှင့် ပေါင်းစည်းခြင်းနှင့် microalgae polyphosphosomes20,88,89,90 တွင် ၎င်းတို့၏စုပုံခြင်းတွင် ပါဝင်ပါသည်။ထို့အပြင်၊ microalgae နှင့် metals အကြားဆက်နွယ်မှုကို functional cells အုပ်စုများကထိန်းသိမ်းထားသည်။ဤအကြောင်းကြောင့်၊ စုပ်ယူမှုသည် အလွန်ရှုပ်ထွေးသော 9,91 ရှိသော microalgae မျက်နှာပြင် ဓာတုဗေဒအပေါ်လည်း မူတည်ပါသည်။ယေဘုယျအားဖြင့် မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း၊ အစိမ်းရောင် microalgae ၏ ဓာတုဗေဒပါဝင်မှုသည် Nb အောက်ဆိုဒ်ကို စုပ်ယူမှုကြောင့် အနည်းငယ် ပြောင်းလဲသွားသည်။
စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ၊ microalgae ၏ကနဦးတားဆီးမှုကိုသတိပြုမိသည်မှာအချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှနောက်ပြန်လှည့်နိုင်သည်။ကျွန်ုပ်တို့လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည့်အတိုင်း၊ microalgae များသည် ကနဦးပတ်ဝန်းကျင်ပြောင်းလဲမှုကို ကျော်လွှားပြီး နောက်ဆုံးတွင် ပုံမှန်ကြီးထွားနှုန်းသို့ ပြန်သွားကာ တိုးလာခဲ့သည်။Zeta ဖြစ်နိုင်ချေကို လေ့လာမှုများက အာဟာရမီဒီယာတွင် ထည့်သွင်းသောအခါ မြင့်မားသောတည်ငြိမ်မှုကို ပြသသည်။ထို့ကြောင့်၊ microalgae ဆဲလ်များနှင့် Nb-MXene nanoflakes များကြားတွင် မျက်နှာပြင် အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုကို လျှော့ချရေး စမ်းသပ်မှုများတစ်လျှောက် ထိန်းသိမ်းထားသည်။ကျွန်ုပ်တို့၏နောက်ထပ်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတွင်၊ microalgae ၏ဤထူးခြားသောအပြုအမူကိုအခြေခံသည့်အဓိကလုပ်ဆောင်မှုယန္တရားများကိုကျွန်ုပ်တို့အကျဉ်းချုံးထားသည်။
SEM လေ့လာတွေ့ရှိချက်များအရ microalgae များသည် Nb-MXenes တွင် တွယ်ကပ်နေလေ့ရှိကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ဒိုင်းနမစ်ပုံ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို အသုံးပြု၍ ဤအကျိုးသက်ရောက်မှုသည် နှစ်ဖက်မြင် Nb-MXene nanoflakes များကို ပိုမို၍ လုံးပတ်အမှုန်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲသွားစေသည်၊ ထို့ကြောင့် nanoflakes များ၏ ပြိုကွဲမှုသည် ၎င်းတို့၏ ဓာတ်တိုးမှုနှင့် ဆက်စပ်နေကြောင်း သက်သေပြပါသည်။ကျွန်ုပ်တို့၏ယူဆချက်အား စမ်းသပ်ရန်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပစ္စည်းနှင့် ဇီဝဓာတုဆိုင်ရာ လေ့လာမှုများကို ဆက်တိုက်ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။စမ်းသပ်ပြီးနောက်၊ နာနိုဖလိတ်များသည် အစိမ်းရောင် microalgae များကို ခြိမ်းခြောက်မှုမဖြစ်စေဘဲ NbO နှင့် Nb2O5 ထုတ်ကုန်များအဖြစ်သို့ တဖြည်းဖြည်း oxidize လုပ်ပြီး ပြိုကွဲသွားပါသည်။FTIR စူးစမ်းလေ့လာမှုကို အသုံးပြု၍ 2D Nb-MXene nanoflakes များရှေ့တွင် ပေါက်ဖွားလာသော microalgae ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုတွင် သိသာထင်ရှားသော ပြောင်းလဲမှုများကို မတွေ့ရှိရပါ။microalgae မှ niobium oxide စုပ်ယူနိုင်ခြေကို ထည့်သွင်းစဉ်းစား၍ X-ray fluorescence ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။လေ့လာထားသော microalgae များသည် လေ့လာထားသော microalgae များအတွက် အဆိပ်အတောက်မရှိသော niobium oxides (NbO နှင့် Nb2O5) ပေါ်တွင် ကျက်စားကြောင်း ထင်ရှားပါသည်။