Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईं सीमित CSS समर्थनको साथ ब्राउजर संस्करण प्रयोग गर्दै हुनुहुन्छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड असक्षम गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट रेन्डर गर्नेछौं।
एकै पटकमा तीनवटा स्लाइडहरूको क्यारोसेल प्रदर्शन गर्दछ।अघिल्लो र अर्को बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि, वा अन्तमा स्लाइडर बटनहरू प्रयोग गर्नुहोस् एक पटकमा तीन स्लाइडहरू मार्फत सार्नको लागि।
नानो टेक्नोलोजीको द्रुत विकास र दैनिक अनुप्रयोगहरूमा यसको एकीकरणले वातावरणलाई खतरामा पार्न सक्छ।जैविक प्रदूषकहरूको ह्रासका लागि हरियो विधिहरू राम्रोसँग स्थापित भए तापनि जैविक रूपान्तरणप्रति तिनीहरूको न्यून संवेदनशीलता र जैविकहरूसँग भौतिक सतह अन्तरक्रियाको कमीको कारणले अकार्बनिक क्रिस्टलीय प्रदूषकहरूको पुन: प्राप्ति प्रमुख चिन्ताको विषय हो।यहाँ, हामी हरियो माइक्रोएल्गी Raphidocelis subcapitata द्वारा 2D सिरेमिक nanomaterials को बायोरेमेडिएशन मेकानिज्म ट्रेस गर्न एक साधारण आकार प्यारामिटर विश्लेषण विधि संग संयुक्त Nb-आधारित अकार्बनिक 2D MXenes मोडेल प्रयोग गर्दछौं।हामीले सतह-सम्बन्धित भौतिक-रासायनिक अन्तरक्रियाको कारण माइक्रोएल्गाले Nb-आधारित MXenes लाई घटाउँछ भनेर फेला पारेका छौं।सुरुमा, एकल-तह र बहु-तह MXene न्यानोफ्लेक्सहरू माइक्रोएल्गीको सतहमा संलग्न थिए, जसले शैवालको वृद्धिलाई केही हदसम्म कम गर्यो।यद्यपि, सतहसँग लामो अन्तरक्रियामा, माइक्रोएल्गाले MXene नानोफ्लेक्सलाई अक्सिडाइज गर्यो र तिनीहरूलाई NbO र Nb2O5 मा विघटन गर्यो।किनभने यी अक्साइडहरू माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूका लागि गैर-विषाक्त हुन्छन्, तिनीहरूले Nb अक्साइड न्यानोकणहरू अवशोषण तंत्रद्वारा उपभोग गर्छन् जसले 72 घण्टा पानी उपचार पछि माइक्रोएल्गालाई पुनर्स्थापित गर्दछ।अवशोषणसँग सम्बन्धित पोषक तत्वहरूको प्रभाव सेलको मात्रामा वृद्धि, तिनीहरूको चिल्लो आकार र वृद्धि दरमा परिवर्तनमा पनि प्रतिबिम्बित हुन्छ।यी निष्कर्षहरूको आधारमा, हामी ताजा पानीको इकोसिस्टमहरूमा Nb-आधारित MXenes को छोटो र दीर्घकालीन उपस्थितिले मात्र सानो वातावरणीय प्रभावहरू निम्त्याउन सक्छ भन्ने निष्कर्षमा पुग्छौं।यो उल्लेखनीय छ कि, मोडेल प्रणाली को रूप मा दुई-आयामी nanomaterials प्रयोग गरेर, हामी राम्रो दाना सामाग्री मा पनि आकार रूपान्तरण ट्र्याकिङ को संभावना देखाउँछ।समग्रमा, यस अध्ययनले 2D न्यानोमेटेरियलहरूको बायोरेमेडिएशन मेकानिज्मलाई ड्राइभ गर्ने सतह अन्तरक्रिया-सम्बन्धित प्रक्रियाहरूको बारेमा महत्त्वपूर्ण आधारभूत प्रश्नको जवाफ दिन्छ र अकार्बनिक क्रिस्टलीय न्यानोमेटेरियलहरूको वातावरणीय प्रभावको थप छोटो अवधि र दीर्घकालीन अध्ययनहरूको लागि आधार प्रदान गर्दछ।
नानो सामग्रीहरूले उनीहरूको खोज पछि धेरै चासो उत्पन्न गरेको छ, र विभिन्न न्यानो टेक्नोलोजीहरू हालसालै आधुनिकीकरण चरण १ मा प्रवेश गरेका छन्।दुर्भाग्यवश, दैनिक अनुप्रयोगहरूमा न्यानोमटेरियलहरूको एकीकरणले अनुचित डिस्पोजल, लापरवाह ह्यान्डलिङ, वा अपर्याप्त सुरक्षा पूर्वाधारको कारणले आकस्मिक रिलीज निम्त्याउन सक्छ।तसर्थ, यो मान्न उचित छ कि दुई-आयामी (2D) न्यानोमटेरियलहरू सहित न्यानोमटेरियलहरू प्राकृतिक वातावरणमा छोड्न सकिन्छ, जसको व्यवहार र जैविक गतिविधि अझै पूर्ण रूपमा बुझिएको छैन।त्यसकारण, यो आश्चर्यजनक छैन कि इकोटक्सिसिटी चिन्ताहरूले 2D न्यानोमेटेरियलहरूको जलीय प्रणालीहरू 2,3,4,5,6 मा लीच गर्ने क्षमतामा ध्यान केन्द्रित गरेको छ।यी पारिस्थितिकी तंत्रहरूमा, केही 2D न्यानोमटेरियलहरूले माइक्रोएल्गा सहित विभिन्न ट्रफिक स्तरहरूमा विभिन्न जीवहरूसँग अन्तरक्रिया गर्न सक्छन्।
Microalgae प्राकृतिक रूपमा ताजा पानी र समुद्री पारिस्थितिकी तंत्रहरूमा पाइने आदिम जीवहरू हुन् जसले प्रकाश संश्लेषण मार्फत विभिन्न रासायनिक उत्पादनहरू उत्पादन गर्दछ।यसरी, तिनीहरू जलीय पारिस्थितिक प्रणाली 8,9,10,11,12 को लागि महत्वपूर्ण छन् तर संवेदनशील, सस्तो र इकोटक्सिसिटी 13,14 को व्यापक रूपमा प्रयोग हुने संकेतकहरू पनि हुन्।माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू द्रुत गतिमा गुणा हुन्छन् र विभिन्न यौगिकहरूको उपस्थितिलाई द्रुत रूपमा प्रतिक्रिया दिन्छन्, तिनीहरू जैविक पदार्थहरू 15,16 बाट दूषित पानीको उपचारको लागि वातावरण मैत्री विधिहरूको विकासको लागि आशावादी छन्।
शैवाल कोशिकाहरूले बायोसोर्प्शन र संचय 17,18 मार्फत पानीबाट अकार्बनिक आयनहरू हटाउन सक्छ।केही अल्गल प्रजातिहरू जस्तै Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue र Synechococcus sp।यसले Fe2+, Cu2+, Zn2+ र Mn2+19 जस्ता विषाक्त धातु आयनहरू बोक्न र पोषण गर्ने गरेको पाइएको छ।अन्य अध्ययनहरूले देखाएका छन् कि Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ वा Pb2+ आयनहरूले कोशिका आकारविज्ञान परिवर्तन गरेर र तिनीहरूको क्लोरोप्लास्ट २०,२१ नष्ट गरेर Scenedesmus को वृद्धिलाई सीमित गर्दछ।
जैविक प्रदूषकहरूको विघटन र भारी धातु आयनहरू हटाउनका लागि हरियो विधिहरूले विश्वभरका वैज्ञानिकहरू र इन्जिनियरहरूको ध्यान आकर्षित गरेको छ।यो मुख्यतया यस तथ्यको कारण हो कि यी प्रदूषकहरू सजिलै तरल चरणमा प्रशोधन गरिन्छ।यद्यपि, अकार्बनिक क्रिस्टलीय प्रदूषकहरू कम पानीमा घुलनशीलता र विभिन्न बायोट्रान्सफर्मेसनहरूमा कम संवेदनशीलताद्वारा विशेषता छन्, जसले उपचारमा ठूलो कठिनाइहरू निम्त्याउँछ, र यस क्षेत्रमा 22,23,24,25,26 मा थोरै प्रगति भएको छ।तसर्थ, न्यानोमटेरियलहरूको मर्मतका लागि वातावरणमैत्री समाधानहरूको खोजी एक जटिल र अस्पष्ट क्षेत्र बनेको छ।2D nanomaterials को बायोट्रान्सफर्मेसन प्रभावहरु को बारे मा अनिश्चितता को उच्च डिग्री को कारण, कमी को समयमा तिनीहरूको गिरावट को सम्भावित मार्गहरु पत्ता लगाउन को लागी कुनै सजिलो तरीका छैन।
यस अध्ययनमा, हामीले अकार्बनिक सिरेमिक सामग्रीको प्रतिनिधिको रूपमा MXene को क्षरण प्रक्रियाको सिटु निगरानीको साथ संयुक्त रूपमा अकार्बनिक सिरेमिक सामग्रीहरूको लागि सक्रिय जलीय बायोरेमेडिएसन एजेन्टको रूपमा हरियो माइक्रोएल्गा प्रयोग गर्‍यौं।शब्द "MXene" Mn+1XnTx सामग्रीको स्टोइचियोमेट्री प्रतिबिम्बित गर्दछ, जहाँ M एक प्रारम्भिक संक्रमण धातु हो, X कार्बन र/वा नाइट्रोजन हो, Tx एक सतह टर्मिनेटर हो (जस्तै, -OH, -F, -Cl), र n = 1, 2, 3 वा 427.28।Naguib et al द्वारा MXenes को खोज पछि।सेन्सोरिक्स, क्यान्सर थेरापी र झिल्ली फिल्टरेशन 27,29,30।थप रूपमा, MXenes लाई तिनीहरूको उत्कृष्ट कोलोइडल स्थिरता र सम्भावित जैविक अन्तरक्रियाहरू 31,32,33,34,35,36 को कारणले मोडेल 2D प्रणालीको रूपमा मान्न सकिन्छ।
तसर्थ, यस लेखमा विकसित विधि र हाम्रो अनुसन्धान परिकल्पनाहरू चित्र १ मा देखाइएको छ। यस परिकल्पना अनुसार, सूक्ष्म शैवालले सतह-सम्बन्धित भौतिक-रासायनिक अन्तरक्रियाको कारणले Nb-आधारित MXenes लाई गैर-विषाक्त यौगिकहरूमा घटाउँछ, जसले शैवाललाई थप रिकभरी गर्न अनुमति दिन्छ।यो परिकल्पना परीक्षण गर्नको लागि, प्रारम्भिक निओबियम-आधारित ट्रान्जिसन मेटल कार्बाइड र/वा नाइट्राइड (MXenes) को परिवारका दुई सदस्यहरू, अर्थात् Nb2CTx र Nb4C3TX, चयन गरिएको थियो।
हरियो माइक्रोएल्गी राफिडोसेलिस सबक्यापिटाटा द्वारा MXene रिकभरीको लागि अनुसन्धान पद्धति र प्रमाण-आधारित परिकल्पना।कृपया ध्यान दिनुहोस् कि यो प्रमाण-आधारित मान्यताहरूको योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व मात्र हो।तालको वातावरण प्रयोग गरिएको पोषक माध्यम र अवस्थाहरूमा भिन्न हुन्छ (जस्तै, दैनिक चक्र र उपलब्ध आवश्यक पोषक तत्वहरूमा सीमितताहरू)।BioRender.com को साथ सिर्जना गरियो।
त्यसकारण, MXene लाई मोडेल प्रणालीको रूपमा प्रयोग गरेर, हामीले विभिन्न जैविक प्रभावहरूको अध्ययनको लागि ढोका खोलेका छौं जुन अन्य परम्परागत न्यानोमटेरियलहरूसँग अवलोकन गर्न सकिँदैन।विशेष गरी, हामी माइक्रोएल्गी राफिडोसेलिस सबक्यापिटाटा द्वारा नाइओबियम-आधारित MXenes जस्ता द्वि-आयामी न्यानोमेटेरियलहरूको बायोरेमेडिएसनको सम्भावना देखाउँछौं।Microalgae Nb-MXenes लाई गैर-विषाक्त अक्साइड NbO र Nb2O5 मा घटाउन सक्षम छन्, जसले नाइओबियम अपटेक मेकानिजम मार्फत पोषक तत्वहरू पनि प्रदान गर्दछ।समग्रमा, यो अध्ययनले दुई-आयामी न्यानोमेटेरियलहरूको बायोरेमेडिएसनको संयन्त्रलाई नियन्त्रण गर्ने सतह भौतिक रसायनिक अन्तरक्रियाहरूसँग सम्बन्धित प्रक्रियाहरूको बारेमा महत्त्वपूर्ण आधारभूत प्रश्नको जवाफ दिन्छ।थप रूपमा, हामी 2D nanomaterials को आकार मा सूक्ष्म परिवर्तन ट्र्याक गर्न को लागी एक साधारण आकार प्यारामिटर-आधारित विधि विकास गर्दैछौं।यसले अकार्बनिक क्रिस्टलीय न्यानोमटेरियलहरूको विभिन्न वातावरणीय प्रभावहरूमा थप छोटो अवधि र दीर्घकालीन अनुसन्धानलाई प्रेरित गर्दछ।यसरी, हाम्रो अध्ययनले भौतिक सतह र जैविक सामग्री बीचको अन्तरक्रियाको बुझाइ बढाउँछ।हामीले ताजा पानीको इकोसिस्टममा तिनीहरूको सम्भावित प्रभावहरूको विस्तारित छोटो-अवधि र दीर्घकालीन अध्ययनहरूको लागि आधार पनि प्रदान गर्दैछौं, जुन अब सजिलै प्रमाणित गर्न सकिन्छ।
MXenes अद्वितीय र आकर्षक भौतिक र रासायनिक गुणहरू र त्यसैले धेरै सम्भावित अनुप्रयोगहरू भएका सामग्रीहरूको एक रोचक वर्ग प्रतिनिधित्व गर्दछ।यी गुणहरू धेरै हदसम्म तिनीहरूको स्टोइचियोमेट्री र सतह रसायनमा निर्भर हुन्छन्।तसर्थ, हाम्रो अध्ययनमा, हामीले दुई प्रकारका Nb-आधारित पदानुक्रमिक एकल-तह (SL) MXenes, Nb2CTx र Nb4C3TX को अनुसन्धान गर्यौं, किनकि यी न्यानोमटेरियलहरूको विभिन्न जैविक प्रभावहरू अवलोकन गर्न सकिन्छ।MXenes परमाणु रूपमा पातलो MAX-फेज ए-लेयरहरूको शीर्ष-डाउन चयनात्मक नक्काशीद्वारा तिनीहरूको सुरु सामग्रीबाट उत्पादन गरिन्छ।MAX फेज भनेको ट्रान्जिसन मेटल कार्बाइडको "बन्डेड" ब्लकहरू र MnAXn-1 स्टोइचियोमेट्रीको साथ Al, Si, र Sn जस्ता "A" तत्वहरूको पातलो तहहरू मिलेर बनेको टर्नरी सिरेमिक हो।प्रारम्भिक MAX चरणको आकारविज्ञान इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM) स्क्यान गरेर अवलोकन गरिएको थियो र अघिल्लो अध्ययनहरूसँग अनुरूप थियो (पूरक जानकारी, SI, चित्र S1 हेर्नुहोस्)।मल्टिलेयर (ML) Nb-MXene 48% HF (हाइड्रोफ्लोरिक एसिड) को साथ अल तह हटाएर प्राप्त गरियो।ML-Nb2CTx र ML-Nb4C3TX को आकार विज्ञान स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (SEM) (क्रमशः S1c र S1d) द्वारा जाँच गरिएको थियो र एक विशिष्ट स्तरित MXene मोर्फोलोजी अवलोकन गरिएको थियो, दुई-आयामी न्यानोफ्लेकहरू जस्तै लम्बाइको प्वालहरू मार्फत गुजरिरहेको थियो।दुबै Nb-MXenes MXene चरणहरूसँग धेरै समान छन् जुन पहिले एसिड एचिंग द्वारा संश्लेषित गरिएको थियो 27,38।MXene को संरचना पुष्टि गरेपछि, हामीले यसलाई tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) को इन्टरकेलेसनद्वारा तह लगायौं, त्यसपछि धुने र sonication द्वारा, जस पछि हामीले एकल-तह वा कम-तह (SL) 2D Nb-MXene न्यानोफ्लेक्स प्राप्त गर्यौं।
नक्काशी र थप पिलिङको दक्षता परीक्षण गर्न हामीले उच्च रिजोल्युसन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (HRTEM) र एक्स-रे विवर्तन (XRD) प्रयोग गर्यौं।इन्भर्स फास्ट फोरियर ट्रान्सफर्म (IFFT) र फास्ट फोरियर ट्रान्सफर्म (FFT) को प्रयोग गरी प्रशोधन गरिएको HRTEM परिणामहरू चित्र 2 मा देखाइएको छ। Nb-MXene न्यानोफ्लेकहरू परमाणु तहको संरचना जाँच गर्न र अन्तर्प्लानर दूरीहरू मापन गर्न उन्मुख किनारा थिए।MXene Nb2CTx र Nb4C3TX न्यानोफ्लेक्सको HRTEM छविहरूले तिनीहरूको आणविक रूपमा पातलो तहको प्रकृति प्रकट गर्‍यो (चित्र 2a1, a2 हेर्नुहोस्), जसरी पहिले नै Naguib et al.27 र Jastrzębska et al.38 द्वारा रिपोर्ट गरिएको थियो।दुई छेउछाउका Nb2CTx र Nb4C3Tx monolayers को लागि, हामीले क्रमशः 0.74 र 1.54 nm को अन्तरलेयर दूरी निर्धारण गर्यौं (चित्र 2b1, b2), जुन हाम्रो अघिल्लो नतिजाहरूसँग पनि सहमत छ38।यसलाई उल्टो फास्ट फुरियर ट्रान्सफर्म (चित्र 2c1, c2) र द्रुत फुरियर ट्रान्सफर्म (चित्र 2d1, d2) द्वारा Nb2CTx र Nb4C3Tx मोनोलेयरहरू बीचको दूरी देखाउँदै थप पुष्टि भयो।छविले निओबियम र कार्बन परमाणुहरूसँग मिल्दो प्रकाश र गाढा ब्यान्डहरूको एकान्तरण देखाउँछ, जसले अध्ययन गरिएको MXenes को स्तरित प्रकृति पुष्टि गर्दछ।Nb2CTx र Nb4C3Tx (चित्र S2a र S2b) को लागि प्राप्त ऊर्जा फैलाउने एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी (EDX) स्पेक्ट्राले मूल MAX चरणको कुनै पनि अवशेष देखाएको छैन, किनकि कुनै पनि अल शिखर पत्ता लागेको थिएन।
SL Nb2CTx र Nb4C3Tx MXene न्यानोफ्लेक्सको विशेषता, सहित (a) उच्च रिजोल्युशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (HRTEM) साइड-दृश्य 2D न्यानोफ्लेक इमेजिङ र सम्बन्धित, (b) तीव्रता मोड, (c) इन्वर्स फास्ट फूरियर ट्रान्सफर्म (IFFT), (d) फास्ट फूरियर-प्याटर्न (XFFT-रेन ट्रान्सफर्म)।SL 2D Nb2CTx को लागि, संख्याहरू (a1, b1, c1, d1, e1) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ।SL 2D Nb4C3Tx को लागि, संख्याहरू (a2, b2, c2, d2, e1) को रूपमा व्यक्त गरिन्छ।
SL Nb2CTx र Nb4C3Tx MXenes को एक्स-रे विवर्तन मापन चित्रमा देखाइएको छ।2e1 र e2 क्रमशः।4.31 र 4.32 मा शिखरहरू (002) पहिले वर्णन गरिएको स्तरित MXenes Nb2CTx र Nb4C3TX38,39,40,41 क्रमशः अनुरूप छन्।XRD परिणामहरूले केही अवशिष्ट ML संरचनाहरू र MAX चरणहरूको उपस्थितिलाई पनि संकेत गर्दछ, तर प्रायः XRD ढाँचाहरू SL Nb4C3Tx (चित्र 2e2) सँग सम्बन्धित छन्।MAX चरणका साना कणहरूको उपस्थितिले अनियमित रूपमा स्ट्याक गरिएको Nb4C3Tx तहहरूको तुलनामा बलियो MAX शिखरको व्याख्या गर्न सक्छ।
थप अनुसन्धानले R. subcapitata प्रजातिसँग सम्बन्धित हरियो सूक्ष्म शैवालमा केन्द्रित छ।हामीले microalgae छनोट गर्यौं किनभने तिनीहरू प्रमुख खाद्य webs42 मा संलग्न महत्त्वपूर्ण उत्पादकहरू हुन्।तिनीहरू विषाक्तताको उत्कृष्ट सूचकहरू मध्ये एक हुन् जुन विषाक्त पदार्थहरू हटाउने क्षमताको कारणले गर्दा खाद्य शृङ्खलाको उच्च तहमा लैजान्छ।थप रूपमा, R. subcapitata मा अनुसन्धानले SL Nb-MXenes को सामान्य ताजा पानीको सूक्ष्मजीवहरूमा आकस्मिक विषाक्ततामा प्रकाश पार्न सक्छ।यो चित्रण गर्न, शोधकर्ताहरूले परिकल्पना गरे कि प्रत्येक माइक्रोबको वातावरणमा अवस्थित विषाक्त यौगिकहरूको लागि फरक संवेदनशीलता हुन्छ।धेरैजसो जीवहरूको लागि, पदार्थहरूको कम सांद्रताले तिनीहरूको वृद्धिलाई असर गर्दैन, जबकि एक निश्चित सीमाभन्दा माथिको सांद्रताले तिनीहरूलाई रोक्छ वा मृत्यु पनि निम्त्याउन सक्छ।तसर्थ, माइक्रोएल्गी र MXenes र सम्बन्धित रिकभरी बीचको सतह अन्तरक्रियाको हाम्रो अध्ययनको लागि, हामीले Nb-MXenes को हानिरहित र विषाक्त सांद्रता परीक्षण गर्ने निर्णय गर्यौं।यो गर्नको लागि, हामीले 0 (सन्दर्भको रूपमा), 0.01, 0.1 र 10 mg l-1 MXene को सांद्रता परीक्षण गर्‍यौं र थप रूपमा MXene (100 mg l-1 MXene) को धेरै उच्च सांद्रताको साथ संक्रमित माइक्रोएल्गी, जुन चरम र घातक हुन सक्छ।।कुनै पनि जैविक वातावरण को लागी।
माइक्रोएल्गामा SL Nb-MXenes को प्रभावहरू चित्र 3 मा देखाइएको छ, 0 mg l-1 नमूनाहरूको लागि मापन गरिएको वृद्धि प्रवर्द्धन (+) वा अवरोध (-) को प्रतिशतको रूपमा व्यक्त गरिएको छ।तुलनाको लागि, Nb-MAX चरण र ML Nb-MXenes पनि परीक्षण गरियो र नतिजाहरू SI मा देखाइएको छ (चित्र S3 हेर्नुहोस्)।प्राप्त परिणामहरूले पुष्टि गर्‍यो कि SL Nb-MXenes 0.01 देखि 10 mg/l सम्मको कम सांद्रताको दायरामा लगभग पूर्ण रूपमा विषाक्तता रहित छ, चित्र 3a,b मा देखाइएको छ।Nb2CTx को मामलामा, हामीले निर्दिष्ट दायरामा 5% भन्दा बढी इकोटक्सिसिटी देख्यौं।
SL (a) Nb2CTx र (b) Nb4C3TX MXene को उपस्थितिमा माइक्रोएल्गी वृद्धिको उत्तेजना (+) वा अवरोध (-)।24, 48 र 72 घण्टा MXene-microalgae अन्तरक्रियाको विश्लेषण गरियो। महत्त्वपूर्ण डेटा (t-test, p <0.05) तारा चिन्ह (*) सँग चिन्ह लगाइएको थियो। महत्त्वपूर्ण डेटा (t-test, p <0.05) तारा चिन्ह (*) सँग चिन्ह लगाइएको थियो। Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*)। महत्त्वपूर्ण डेटा (t-test, p <0.05) तारा चिन्ह (*) सँग चिन्ह लगाइएको छ।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 (*)। महत्त्वपूर्ण डेटा (t-test, p <0.05) तारा चिन्ह (*) सँग चिन्ह लगाइएको छ।रातो तीरहरूले निरोधात्मक उत्तेजनाको उन्मूलनलाई संकेत गर्दछ।
अर्कोतर्फ, Nb4C3TX को कम सांद्रता अलि बढी विषाक्त भएको छ, तर 7% भन्दा माथि होइन।अपेक्षित रूपमा, हामीले देख्यौं कि MXenes मा उच्च विषाक्तता र 100mg L-1 मा microalgae वृद्धि अवरोध थियो।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, कुनै पनि सामग्रीले MAX वा ML नमूनाहरूको तुलनामा विषाक्त/विषाक्त प्रभावहरूको समान प्रवृत्ति र समय निर्भरता देखाउँदैन (विवरणहरूको लागि SI हेर्नुहोस्)।जबकि MAX चरणको लागि (चित्र S3 हेर्नुहोस्) विषाक्तता लगभग 15-25% सम्म पुग्यो र समय संग बढ्यो, उल्टो प्रवृत्ति SL Nb2CTx र Nb4C3TX MXene को लागी अवलोकन गरियो।माइक्रोएल्गा वृद्धि को अवरोध समय संग घट्यो।यो २४ घन्टापछि लगभग १७% पुग्यो र ७२ घन्टापछि ५% भन्दा कममा झर्यो (चित्र ३a, b, क्रमशः)।
अझ महत्त्वपूर्ण कुरा, SL Nb4C3TX को लागि, माइक्रोएल्गा वृद्धि अवरोध 24 घण्टा पछि लगभग 27% पुग्यो, तर 72 घण्टा पछि यो लगभग 1% मा घट्यो।त्यसकारण, हामीले देखाइएको प्रभावलाई उत्तेजनाको उल्टो अवरोधको रूपमा लेबल गर्‍यौं, र प्रभाव SL Nb4C3TX MXene को लागि बलियो थियो।SL Nb2CTx MXene को तुलनामा Nb4C3TX (24 घन्टाको लागि 10 मिलीग्राम L-1 मा अन्तरक्रिया) संग माइक्रोएल्गाको वृद्धिको उत्तेजना पहिले उल्लेख गरिएको थियो।अवरोध-उत्तेजना उल्टो प्रभाव पनि बायोमास दोब्बर दर वक्रमा राम्रोसँग देखाइएको थियो (विवरणका लागि चित्र S4 हेर्नुहोस्)।अहिलेसम्म, Ti3C2TX MXene को इकोटक्सिसिटी मात्र विभिन्न तरिकामा अध्ययन गरिएको छ।यो जेब्राफिस भ्रूण ४४ को लागी विषाक्त छैन तर माइक्रोएल्गी डेस्मोडेस्मस क्वाड्रिकाउडा र सोरघम सेकराटम बिरुवाहरु को लागी मध्यम मात्रामा इकोटोक्सिक छ।विशिष्ट प्रभावहरूको अन्य उदाहरणहरूमा सामान्य सेल लाइनहरू भन्दा क्यान्सर सेल लाइनहरूमा उच्च विषाक्तता समावेश छ।यो मान्न सकिन्छ कि परीक्षण अवस्थाहरूले Nb-MXenes को उपस्थितिमा देखा परेको माइक्रोएल्गा वृद्धिमा परिवर्तनहरूलाई असर गर्नेछ।उदाहरण को लागी, क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा मा लगभग 8 को pH RuBisCO इन्जाइम को कुशल संचालन को लागी इष्टतम छ।त्यसकारण, pH परिवर्तनहरूले प्रकाश संश्लेषणको दरलाई नकारात्मक रूपमा असर गर्छ 48,49।यद्यपि, हामीले प्रयोगको क्रममा pH मा महत्त्वपूर्ण परिवर्तनहरू अवलोकन गरेनौं (विवरणका लागि SI, चित्र S5 हेर्नुहोस्)।सामान्यतया, Nb-MXenes भएको माइक्रोएल्गीको संस्कृतिले समयको साथमा समाधानको pH कम गर्यो।यद्यपि, यो कमी शुद्ध माध्यमको pH मा परिवर्तन जस्तै थियो।थप रूपमा, फेला परेको भिन्नताहरूको दायरा माइक्रोएल्गा (नियन्त्रण नमूना) को शुद्ध संस्कृतिको लागि मापन गरिएको जस्तै थियो।यसरी, हामी निष्कर्षमा पुग्छौं कि प्रकाश संश्लेषण समयको साथमा pH मा परिवर्तनहरूले असर गर्दैन।
थप रूपमा, संश्लेषित MXenes को सतहको अन्त्य हुन्छ (Tx को रूपमा चिनिन्छ)।यी मुख्यतया कार्यात्मक समूहहरू -O, -F र -OH हुन्।यद्यपि, सतह रसायन विज्ञान सीधा संश्लेषण को विधि संग सम्बन्धित छ।यी समूहहरू सतहमा अनियमित रूपमा वितरित हुन जानिन्छ, यसले MXene50 को गुणहरूमा तिनीहरूको प्रभावको भविष्यवाणी गर्न गाह्रो बनाउँछ।यो तर्क गर्न सकिन्छ कि Tx प्रकाश द्वारा niobium को ओक्सीकरण को लागी उत्प्रेरक बल हुन सक्छ।सतह कार्यात्मक समूहहरूले वास्तवमा तिनीहरूको अन्तर्निहित फोटोकाटालिस्टहरूको लागि हेटेरोजंक्शन51 बनाउनको लागि बहु एंकरिंग साइटहरू प्रदान गर्दछ।यद्यपि, विकास मध्यम संरचनाले प्रभावकारी फोटोकाटालिस्ट प्रदान गर्दैन (विस्तृत मध्यम संरचना SI तालिका S6 मा फेला पार्न सकिन्छ)।थप रूपमा, कुनै पनि सतह परिमार्जन पनि धेरै महत्त्वपूर्ण छ, किनकि MXenes को जैविक गतिविधि लेयर पोस्ट-प्रोसेसिङ, अक्सिडेशन, जैविक र अजैविक यौगिकहरूको रासायनिक सतह परिमार्जन 52,53,54,55,56 वा सतह चार्ज इन्जिनियरिङको कारणले परिवर्तन गर्न सकिन्छ।तसर्थ, नाइओबियम अक्साइडको माध्यममा भौतिक अस्थिरतासँग कुनै सरोकार छ कि छैन भनेर परीक्षण गर्न, हामीले माइक्रोएल्गी वृद्धि मध्यम र विआयनीकृत पानी (तुलनाको लागि) मा जेटा (ζ) सम्भावनाको अध्ययन गर्यौं।हाम्रा नतिजाहरूले देखाउँछन् कि SL Nb-MXenes एकदमै स्थिर छन् (MAX र ML परिणामहरूको लागि SI Fig. S6 हेर्नुहोस्)।SL MXenes को zeta क्षमता लगभग -10 mV छ।SR Nb2CTx को मामलामा, ζ को मान Nb4C3Tx को भन्दा अलि बढी ऋणात्मक छ।ζ मानमा यस्तो परिवर्तनले नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको MXene न्यानोफ्लेक्सको सतहले संस्कृति माध्यमबाट सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको आयनहरू अवशोषित गर्दछ भनेर संकेत गर्न सक्छ।जेटा सम्भाव्यता र संस्कृति माध्यममा Nb-MXenes को चालकताको अस्थायी मापन (थप विवरणहरूको लागि SI मा चित्रहरू S7 र S8 हेर्नुहोस्) हाम्रो परिकल्पनालाई समर्थन गर्दछ।
यद्यपि, दुबै Nb-MXene SLs ले शून्यबाट न्यूनतम परिवर्तनहरू देखाए।यसले माइक्रोएल्गा विकास माध्यममा उनीहरूको स्थिरतालाई स्पष्ट रूपमा देखाउँछ।थप रूपमा, हामीले मूल्याङ्कन गर्‍यौं कि हाम्रो हरियो माइक्रोएल्गीको उपस्थितिले माध्यममा Nb-MXenes को स्थिरतालाई असर गर्छ।समयसँगै पोषक मिडिया र संस्कृतिमा माइक्रोएल्गासँग अन्तरक्रिया गरेपछि MXenes को जेटा क्षमता र चालकताको परिणामहरू SI (चित्र S9 र S10) मा फेला पार्न सकिन्छ।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, हामीले याद गर्‍यौं कि माइक्रोएल्गीको उपस्थितिले दुबै MXenes को फैलावटलाई स्थिर गरेको देखिन्छ।Nb2CTx SL को मामलामा, zeta सम्भाव्यता पनि समयको साथ थोरै घटेर थप नकारात्मक मानहरूमा (-15.8 बनाम -19.1 mV इन्क्युबेशनको 72 घण्टा पछि)।SL Nb4C3TX को जेटा सम्भाव्यता थोरै बढ्यो, तर 72 घन्टा पछि यसले माइक्रोएल्गी (-18.1 बनाम -9.1 mV) को उपस्थिति बिना नैनोफ्लेक्स भन्दा उच्च स्थिरता देखाएको छ।
हामीले माइक्रोएल्गीको उपस्थितिमा इन्क्युबेटेड Nb-MXene समाधानहरूको कम चालकता पनि फेला पार्यौं, पोषक माध्यममा आयनहरूको कम मात्रालाई संकेत गर्दै।उल्लेखनीय रूपमा, पानीमा MXenes को अस्थिरता मुख्यतया सतह ओक्सीकरणको कारण हो।त्यसकारण, हामीलाई शंका छ कि हरियो माइक्रोएल्गाले कुनै न कुनै रूपमा Nb-MXene को सतहमा बनेको अक्साइडहरू खाली गर्यो र तिनीहरूको घटना (MXene को अक्सिडेशन) लाई पनि रोक्यो।यो माइक्रोएल्गा द्वारा अवशोषित पदार्थ को प्रकार को अध्ययन गरेर देख्न सकिन्छ।
जबकि हाम्रो इकोटोक्सिकोलोजिकल अध्ययनले संकेत गर्यो कि माइक्रोएल्गाले समयको साथ Nb-MXenes को विषाक्तता र उत्तेजित वृद्धिको असामान्य अवरोधलाई जित्न सक्षम भएको थियो, हाम्रो अध्ययनको उद्देश्य कार्यको सम्भावित संयन्त्रहरूको खोजी गर्नु थियो।जब अल्गा जस्ता जीवहरू यौगिकहरू वा तिनीहरूको इकोसिस्टममा अपरिचित सामग्रीहरूको सम्पर्कमा आउँछन्, तिनीहरूले विभिन्न तरिकामा प्रतिक्रिया गर्न सक्छन्58,59।विषाक्त धातु अक्साइडको अनुपस्थितिमा, माइक्रोएल्गाले आफूलाई खुवाउन सक्छ, जसले तिनीहरूलाई लगातार 60 बढ्न अनुमति दिन्छ।विषाक्त पदार्थको इन्जेसन पछि, आकार वा रूप परिवर्तन गर्ने जस्ता प्रतिरक्षा संयन्त्रहरू सक्रिय हुन सक्छन्।अवशोषणको सम्भावनालाई पनि ५८,५९ मान्नुपर्छ।विशेष रूपमा, रक्षा संयन्त्रको कुनै पनि संकेत परीक्षण यौगिकको विषाक्तताको स्पष्ट सूचक हो।तसर्थ, हाम्रो थप काममा, हामीले SEM द्वारा SL Nb-MXene nanoflakes र microalgae बीचको सम्भावित सतह अन्तरक्रिया र X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) द्वारा Nb-आधारित MXene को सम्भावित अवशोषणको अनुसन्धान गर्यौं।ध्यान दिनुहोस् कि SEM र XRF विश्लेषणहरू मात्र गतिविधि विषाक्तता मुद्दाहरू सम्बोधन गर्न MXene को उच्चतम एकाग्रतामा प्रदर्शन गरिएको थियो।
SEM परिणामहरू चित्र 4 मा देखाइएको छ।उपचार नगरिएका सूक्ष्म शैवाल कोशिकाहरू (चित्र 4a, सन्दर्भ नमूना हेर्नुहोस्) स्पष्ट रूपमा विशिष्ट R. subcapitata आकारविज्ञान र croissant-जस्तो कोशिका आकार देखाइएको छ।कक्षहरू समतल र केही हदसम्म अव्यवस्थित देखिन्छन्।केही माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू एकअर्कासँग ओभरल्याप र अल्झिए, तर यो सम्भवतः नमूना तयारी प्रक्रियाको कारणले भएको थियो।सामान्यतया, शुद्ध माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू एक चिल्लो सतह थियो र कुनै रूपात्मक परिवर्तनहरू देखाउँदैनन्।
चरम एकाग्रता (100 mg L-1) मा 72 घण्टा अन्तरक्रिया पछि हरियो माइक्रोएल्गा र MXene nanosheets बीच सतह अन्तरक्रिया देखाउँदै SEM छविहरू।(a) SL (b) Nb2CTx र (c) Nb4C3TX MXenes संग अन्तरक्रिया पछि उपचार नगरिएको हरियो माइक्रोएल्गी।ध्यान दिनुहोस् कि Nb-MXene न्यानोफ्लेक्सहरू रातो तीरहरूसँग चिन्ह लगाइएका छन्।तुलनाको लागि, अप्टिकल माइक्रोस्कोपबाट फोटोहरू पनि थपिएका छन्।
यसको विपरित, SL Nb-MXene न्यानोफ्लेक्स द्वारा शोषित माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू क्षतिग्रस्त थिए (चित्र 4b, c, रातो तीरहरू हेर्नुहोस्)।Nb2CTx MXene (चित्र 4b) को मामलामा, माइक्रोएल्गा संलग्न दुई-आयामी नानोस्केलहरूसँग बढ्छ, जसले तिनीहरूको आकारविज्ञान परिवर्तन गर्न सक्छ।उल्लेखनीय रूपमा, हामीले प्रकाश माइक्रोस्कोपी अन्तर्गत यी परिवर्तनहरू पनि अवलोकन गर्यौं (विवरणहरूको लागि SI चित्र S11 हेर्नुहोस्)।यो मोर्फोलॉजिकल ट्रान्जिसनको माइक्रोएल्गीको फिजियोलोजीमा एक प्रशंसनीय आधार छ र तिनीहरूको सेल आकारविज्ञान परिवर्तन गरेर आफूलाई बचाउन सक्ने क्षमता छ, जस्तै सेल भोल्युम बढ्दै।तसर्थ, Nb-MXenes सँग सम्पर्कमा रहेका माइक्रोएल्गा सेलहरूको संख्या जाँच गर्न महत्त्वपूर्ण छ।SEM अध्ययनहरूले देखाएको छ कि लगभग 52% माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू Nb-MXenes को सम्पर्कमा आएका थिए, जबकि यी microalgae कोशिकाहरू मध्ये 48% ले सम्पर्कलाई वेवास्ता गरे।SL Nb4C3Tx MXene को लागि, माइक्रोएल्गीले MXene को सम्पर्कबाट बच्न प्रयास गर्छ, यसरी दुई-आयामी नानोस्केलहरू (चित्र 4c) बाट स्थानीयकरण र बढ्छ।यद्यपि, हामीले माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूमा नानोस्केलहरूको प्रवेश र तिनीहरूको क्षति अवलोकन गरेनौं।
आत्म-संरक्षण भनेको सेल सतहमा कणहरूको अवशोषण र तथाकथित छायांकन (छायांकन) प्रभावको कारणले प्रकाश संश्लेषणको अवरोधमा समय-निर्भर प्रतिक्रिया व्यवहार हो।यो स्पष्ट छ कि प्रत्येक वस्तु (उदाहरणका लागि, Nb-MXene न्यानोफ्लेक्स) जुन माइक्रोएल्गा र प्रकाश स्रोतको बीचमा छ क्लोरोप्लास्टहरू द्वारा अवशोषित प्रकाशको मात्रा सीमित गर्दछ।यद्यपि, हामीले प्राप्त परिणामहरूमा यसले महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ भन्नेमा कुनै शंका छैन।हाम्रो माइक्रोस्कोपिक अवलोकनहरू द्वारा देखाइए अनुसार, 2D न्यानोफ्लेक्सहरू पूर्णतया बेरिएका थिएनन् वा माइक्रोएल्गीको सतहमा टाँसिएका थिएनन्, माइक्रोएल्गी कोशिकाहरू Nb-MXenes सँग सम्पर्कमा हुँदा पनि।यसको सट्टा, न्यानोफ्लेक्सहरू तिनीहरूको सतह ढाक्न बिना माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूमा उन्मुख भए।नानोफ्लेक्स/माइक्रोएल्गीको यस्तो सेटले माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूद्वारा अवशोषित प्रकाशको मात्रालाई महत्त्वपूर्ण रूपमा सीमित गर्न सक्दैन।यसबाहेक, केही अध्ययनहरूले दुई-आयामी न्यानोमटेरियलहरू 63,64,65,66 को उपस्थितिमा फोटोसिन्थेटिक जीवहरूद्वारा प्रकाश अवशोषणमा सुधार पनि देखाएको छ।
SEM तस्बिरहरूले माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूद्वारा निओबियमको ग्रहण प्रत्यक्ष रूपमा पुष्टि गर्न सकेन, हाम्रो थप अध्ययन यस मुद्दालाई स्पष्ट गर्न एक्स-रे फ्लोरोसेन्स (XRF) र एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन स्पेक्ट्रोस्कोपी (XPS) विश्लेषणमा परिणत भयो।त्यसकारण, हामीले MXenes सँग अन्तर्क्रिया नगर्ने सन्दर्भ माइक्रोएल्गी नमूनाहरूको Nb चुचुराहरूको तीव्रता, माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूको सतहबाट अलग गरिएको MXene न्यानोफ्लेक्स, र संलग्न MXenes हटाए पछि माइक्रोएल्गल कोशिकाहरूको तीव्रता तुलना गर्‍यौं।यो ध्यान दिन लायक छ कि यदि कुनै Nb अपटेक छैन भने, संलग्न नानोस्केलहरू हटाउने पछि माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू द्वारा प्राप्त Nb मान शून्य हुनुपर्छ।त्यसकारण, यदि Nb अपटेक हुन्छ भने, XRF र XPS दुवै परिणामहरूले स्पष्ट Nb शिखर देखाउनुपर्दछ।
XRF स्पेक्ट्राको मामलामा, माइक्रोएल्गी नमूनाहरूले SL Nb2CTx र Nb4C3Tx MXene को लागि SL Nb2CTx र Nb4C3Tx MXene को अन्तरक्रिया पछि Nb शिखरहरू देखाए (चित्र 5a हेर्नुहोस्, यो पनि ध्यान दिनुहोस् कि MAX र ML MXenes को परिणामहरू S712SIgs मा देखाइएको छ)।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, Nb शिखरको तीव्रता दुवै अवस्थामा समान छ (चित्र 5a मा रातो बारहरू)।यसले संकेत गर्‍यो कि शैवालले अधिक Nb अवशोषित गर्न सक्दैन, र कोशिकाहरूमा Nb संचयको लागि अधिकतम क्षमता हासिल गरिएको थियो, यद्यपि दुई गुणा बढी Nb4C3Tx MXene सूक्ष्म शैवाल कोशिकाहरूसँग जोडिएको थियो (चित्र 5a मा निलो बारहरू)।उल्लेखनीय रूपमा, धातुहरू अवशोषित गर्न माइक्रोएल्गाको क्षमता वातावरणमा धातु अक्साइडको एकाग्रतामा निर्भर गर्दछ 67,68।Shamshada et al.67 ले पत्ता लगायो कि ताजा पानीको शैवालको अवशोषण क्षमता बढ्दै गएको पीएच संग घट्छ।Raize et al.68 ले नोट गरे कि धातुहरू अवशोषित गर्ने समुद्री शैवालको क्षमता Ni2+ को तुलनामा Pb2+ को लागि लगभग 25% बढी थियो।
(a) 72 घण्टाको लागि SL Nb-MXenes (100 mg L-1) को अत्यधिक एकाग्रतामा इन्क्युबेटेड हरियो माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू द्वारा बेसल Nb अपटेकको XRF परिणामहरू।नतिजाहरूले शुद्ध माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूमा α को उपस्थिति देखाउँदछ (नियन्त्रण नमूना, खैरो स्तम्भहरू), 2D न्यानोफ्लेक्स सतह माइक्रोएल्गी कोशिकाहरू (नीलो स्तम्भहरू), र सतहबाट 2D न्यानोफ्लेक्सलाई अलग गरेपछि (रातो स्तम्भहरू)।एलिमेन्टल Nb को मात्रा, (b) SL Nb-MXenes संग इन्क्युबेशन पछि माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूमा उपस्थित माइक्रोएल्गी कार्बनिक कम्पोनेन्टहरू (C=O र CHx/C–O) र Nb अक्साइडहरूको रासायनिक संरचनाको प्रतिशत, (c–e) XPS SL Nb2CTxalxene (microalgae) को कम्पोजिशनल पीकको फिटिंग (Nb2CTbx3) माइक्रोएल्गी स्पेक्ट (Nb2CTbx4) द्वारा आन्तरिक gae कोशिकाहरू।
तसर्थ, हामीले आशा गरेका थियौं कि एनबी अक्साइडको रूपमा अल्गल सेलहरूद्वारा अवशोषित हुन सक्छ।यो परीक्षण गर्न, हामीले MXenes Nb2CTx र Nb4C3TX र शैवाल कोशिकाहरूमा XPS अध्ययनहरू प्रदर्शन गर्यौं।शैवाल कोशिकाहरूबाट पृथक Nb-MXenes र MXenes सँग माइक्रोएल्गीको अन्तरक्रियाको नतिजा चित्रमा देखाइएको छ।५ ख।अपेक्षित रूपमा, हामीले माइक्रोएल्गाको सतहबाट MXene हटाएपछि माइक्रोएल्गा नमूनाहरूमा Nb 3d शिखरहरू पत्ता लगायौं।C=O, CHx/CO, र Nb अक्साइडहरूको मात्रात्मक निर्धारण Nb2CTx SL (Fig. 5c–e) र Nb4C3Tx SL (Fig. 5c–e) सँग प्राप्त Nb 3d, O 1s, र C 1s स्पेक्ट्राको आधारमा गणना गरिएको थियो।) incubated microalgae बाट प्राप्त।चित्र 5f–h) MXenes।तालिका S1-3 ले चुचुरो मापदण्डहरू र फिटको परिणामस्वरूप समग्र रसायन विज्ञानको विवरण देखाउँछ।यो उल्लेखनीय छ कि Nb2CTx SL र Nb4C3Tx SL (चित्र 5c, f) को Nb 3d क्षेत्रहरू एक Nb2O5 कम्पोनेन्टसँग मेल खान्छ।यहाँ, हामीले स्पेक्ट्रामा कुनै MXene-सम्बन्धित चुचुराहरू फेला पारेनौं, यसले संकेत गर्दछ कि माइक्रोएल्गा कोषहरूले Nb को अक्साइड रूप मात्र अवशोषित गर्दछ।थप रूपमा, हामीले C–C, CHx/C–O, C=O, र –COOH कम्पोनेन्टहरूसँग C 1 s स्पेक्ट्रम अनुमानित गर्यौं।हामीले CHx/C–O र C=O चुचुराहरूलाई microalgae कोशिकाहरूको जैविक योगदानमा तोक्यौं।यी जैविक घटकहरू क्रमशः Nb2CTx SL र Nb4C3TX SL मा C 1s शिखरहरूको 36% र 41% का लागि खाता छन्।हामीले त्यसपछि SL Nb2CTx र SL Nb4C3TX को O 1s स्पेक्ट्रा Nb2O5, माइक्रोएल्गी (CHx/CO) को जैविक अवयवहरू, र सतहमा सोस्ने पानी फिट गर्यौं।
अन्तमा, XPS नतिजाहरूले स्पष्ट रूपमा Nb को रूपलाई संकेत गर्यो, यसको उपस्थिति मात्र होइन।Nb 3d सिग्नलको स्थिति र deconvolution को नतिजा अनुसार, हामी पुष्टि गर्छौं कि Nb अक्साइडको रूपमा अवशोषित हुन्छ र आयन वा MXene आफैंमा होइन।थप रूपमा, XPS नतिजाहरूले देखाए कि माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूमा SL Nb4C3TX MXene को तुलनामा SL Nb2CTx बाट Nb अक्साइडहरू उठाउने ठूलो क्षमता छ।
जबकि हाम्रो Nb अपटेक परिणामहरू प्रभावशाली छन् र हामीलाई MXene गिरावट पहिचान गर्न अनुमति दिन्छ, त्यहाँ 2D nanoflakes मा सम्बन्धित मोर्फोलजिकल परिवर्तनहरू ट्र्याक गर्न कुनै विधि उपलब्ध छैन।तसर्थ, हामीले 2D Nb-MXene nanoflakes र microalgae कोशिकाहरूमा हुने कुनै पनि परिवर्तनलाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रतिक्रिया दिन सक्ने उपयुक्त विधि विकास गर्ने निर्णय गर्यौं।यो नोट गर्नु महत्त्वपूर्ण छ कि यदि अन्तर्क्रिया गर्ने प्रजातिहरूले कुनै रूपान्तरण, विघटन वा डिफ्रेग्मेन्टेसनबाट गुज्र्यो भने, यसले तुरुन्तै आकार मापदण्डहरूमा परिवर्तनको रूपमा प्रकट गर्नुपर्छ, जस्तै समान गोलाकार क्षेत्रको व्यास, गोलाकार, फेरेट चौडाइ, वा फेरेट लम्बाइ।यी प्यारामिटरहरू लम्बिएका कणहरू वा दुई-आयामी नानोफ्लेक्सहरू वर्णन गर्नका लागि उपयुक्त भएकाले, गतिशील कण आकार विश्लेषणद्वारा तिनीहरूको ट्र्याकिङले हामीलाई SL Nb-MXene न्यानोफ्लेक्सको मोर्फोलजिकल रूपान्तरणको बारेमा मूल्यवान जानकारी दिनेछ।
प्राप्त नतिजाहरू चित्र 6 मा देखाइएको छ। तुलनाको लागि, हामीले मूल MAX चरण र ML-MXenes पनि परीक्षण गर्यौं (SI Figures S18 र S19 हेर्नुहोस्)।कण आकारको गतिशील विश्लेषणले देखायो कि दुई Nb-MXene SLs को सबै आकार मापदण्डहरू microalgae संग अन्तरक्रिया पछि महत्वपूर्ण परिवर्तन भयो।समान गोलाकार क्षेत्र व्यास प्यारामिटर (चित्र 6a, b) द्वारा देखाइए अनुसार, ठूला नानोफ्लेक्सको अंशको कम शिखर तीव्रताले तिनीहरू साना टुक्राहरूमा क्षय हुने प्रवृत्तिलाई संकेत गर्दछ।अंजीर मा।6c, d ले फ्लेक्सको ट्रान्सभर्स साइज (नानोफ्लेक्सको लम्बाइ) सँग सम्बन्धित चुचुराहरूमा कमी देखाउँछ, 2D न्यानोफ्लेक्सलाई थप कण-जस्तो आकारमा रूपान्तरणको संकेत गर्दछ।चित्र 6e-h क्रमशः फेरेटको चौडाइ र लम्बाइ देखाउँदै।फेरेट चौडाइ र लम्बाइ पूरक प्यारामिटरहरू हुन् र त्यसैले सँगै विचार गर्नुपर्छ।माइक्रोएल्गीको उपस्थितिमा 2D Nb-MXene न्यानोफ्लेक्सको इन्क्युबेशन पछि, तिनीहरूको फेरेट सहसंबंध शिखरहरू सारियो र तिनीहरूको तीव्रता घट्यो।मोर्फोलोजी, XRF र XPS सँग संयोजनमा यी नतिजाहरूको आधारमा, हामीले निष्कर्ष निकाल्यौं कि अवलोकन गरिएका परिवर्तनहरू अक्सिडेशनसँग कडा रूपमा सम्बन्धित छन् किनभने अक्सिडाइज्ड MXenes अधिक झुर्रिएका हुन्छन् र टुक्राहरू र गोलाकार अक्साइड कणहरूमा विभाजित हुन्छन् 69,70।
हरियो microalgae संग अन्तरक्रिया पछि MXene रूपान्तरण को विश्लेषण।गतिशील कण आकार विश्लेषणले (a, b) बराबर गोलाकार क्षेत्रको व्यास, (c, d) गोलाकार, (e, f) Feret चौडाइ र (g, h) Feret लम्बाइ जस्ता मापदण्डहरूलाई ध्यानमा राख्छ।यस अन्तमा, दुई सन्दर्भ माइक्रोएल्गा नमूनाहरू प्राथमिक SL Nb2CTx र SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx र SL Nb4C3Tx MXenes, डिग्रेडेड माइक्रोएल्गी, र उपचार गरिएको माइक्रोएल्गा SL Nb2CTx र SL Nb4Cs3Tx MXenes सँग विश्लेषण गरियो।रातो तीरहरूले अध्ययन गरिएका दुई-आयामी न्यानोफ्लेक्सको आकार प्यारामिटरहरूको संक्रमण देखाउँछन्।
आकार प्यारामिटर विश्लेषण धेरै भरपर्दो भएकोले, यसले माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूमा रूपात्मक परिवर्तनहरू पनि प्रकट गर्न सक्छ।तसर्थ, हामीले 2D Nb nanoflakes सँग अन्तरक्रिया पछि शुद्ध माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू र कोशिकाहरूको बराबर गोलाकार क्षेत्र व्यास, गोलाकारता, र फेरेट चौडाइ/लम्बाइको विश्लेषण गर्यौं।अंजीर मा।6a-h ले शैवाल कोशिकाहरूको आकार मापदण्डहरूमा परिवर्तनहरू देखाउँदछ, जसलाई शिखर तीव्रतामा कमी र उच्च मानहरू तर्फ अधिकतमको परिवर्तनले प्रमाणित गर्दछ।विशेष गरी, सेल गोलाकारता मापदण्डहरूले लम्बे कक्षहरूमा कमी र गोलाकार कक्षहरूमा वृद्धि देखाएको छ (चित्र 6a, b)।थप रूपमा, SL Nb4C3TX MXene (चित्र 6f) को तुलनामा SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) सँग अन्तरक्रिया पछि फेरेट सेल चौडाइ धेरै माइक्रोमिटरले बढ्यो।हामीलाई शंका छ कि यो Nb2CTx SR सँग अन्तरक्रियामा माइक्रोएल्गा द्वारा Nb अक्साइडको बलियो अपटेकको कारण हुन सक्छ।तिनीहरूको सतहमा Nb फ्लेक्सको कम कठोर संलग्नताले न्यूनतम छायांकन प्रभावको साथ सेल वृद्धिमा परिणाम ल्याउन सक्छ।
microalgae को आकार र आकार को मापदण्ड मा परिवर्तन को हाम्रो अवलोकन अन्य अध्ययन को पूरक।हरियो माइक्रोएल्गाले कोशिकाको आकार, आकार वा मेटाबोलिज्म परिवर्तन गरेर वातावरणीय तनावको प्रतिक्रियामा आफ्नो आकारविज्ञान परिवर्तन गर्न सक्छ।उदाहरण को लागी, कोशिकाहरु को आकार परिवर्तन पोषक तत्वहरु को अवशोषण को सुविधा दिन्छ71।साना शैवाल कोशिकाहरूले कम पोषक तत्वहरू र बिग्रिएको वृद्धि दर देखाउँछन्।यसको विपरित, ठूला कोशिकाहरूले अधिक पोषक तत्वहरू उपभोग गर्छन्, जुन त्यसपछि भित्री रूपमा जम्मा गरिन्छ 72,73।मचाडो र सोरेसले पत्ता लगाए कि फङ्गिसाइड ट्राइक्लोसनले कोशिकाको आकार बढाउन सक्छ।तिनीहरूले शैवालको आकारमा गहिरो परिवर्तनहरू पनि फेला पारे।थप रूपमा, यिन एट अल.९ ले कम ग्राफिन अक्साइड न्यानोकम्पोजिटहरूको जोखिममा परेपछि शैवालमा रूपात्मक परिवर्तनहरू पनि प्रकट गर्‍यो।तसर्थ, यो स्पष्ट छ कि microalgae को परिवर्तन आकार/आकार मापदण्डहरु MXene को उपस्थिति को कारण हो।साइज र आकृतिमा भएको यो परिवर्तनले पोषक तत्वको ग्रहणमा भएको परिवर्तनको सूचक भएको हुनाले, हामी विश्वास गर्छौं कि समयसँगै आकार र आकारको मापदण्डहरूको विश्लेषणले Nb-MXenes को उपस्थितिमा माइक्रोएल्गाद्वारा निओबियम अक्साइडको ग्रहण देखाउन सक्छ।
यसबाहेक, MXenes शैवाल को उपस्थिति मा अक्सिडाइज गर्न सकिन्छ।Dalai et al.75 ले नानो-TiO2 र Al2O376 को सम्पर्कमा आएको हरियो शैवालको आकारविज्ञान एकरूप थिएन।यद्यपि हाम्रा अवलोकनहरू हालको अध्ययनसँग मिल्दोजुल्दो छन्, यो 2D न्यानोफ्लेक्सको उपस्थितिमा MXene डिग्रेडेसन उत्पादनहरूको सर्तमा बायोरेमेडिएसनको प्रभावहरूको अध्ययनसँग मात्र सान्दर्भिक छ र नानोकणहरू होइन।MXenes मेटल अक्साइडमा घट्न सक्ने हुनाले, 31,32,77,78 यो मान्न उचित छ कि हाम्रो Nb न्यानोफ्लेक्सले माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूसँग अन्तरक्रिया गरेपछि Nb अक्साइडहरू पनि बनाउन सक्छ।
अक्सिडेशन प्रक्रियामा आधारित विघटन संयन्त्र मार्फत 2D-Nb न्यानोफ्लेक्सको कमीलाई व्याख्या गर्न, हामीले उच्च-रिजोल्युसन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी (HRTEM) (Fig. 7a,b) र X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (Fig. 7) को प्रयोग गरेर अध्ययनहरू सञ्चालन गर्यौं।7c-i र तालिका S4-5)।दुबै दृष्टिकोणहरू 2D सामग्रीको अक्सीकरण अध्ययन गर्न र एक अर्काको पूरकको लागि उपयुक्त छन्।HRTEM ले दुई-आयामी स्तरित संरचनाहरूको ह्रास र धातु अक्साइड न्यानोकणहरूको पछिको उपस्थितिको विश्लेषण गर्न सक्षम छ, जबकि XPS सतह बन्डहरूमा संवेदनशील छ।यस उद्देश्यको लागि, हामीले माइक्रोएल्गी सेल डिस्पर्सन्सबाट निकालिएको 2D Nb-MXene न्यानोफ्लेक्सको परीक्षण गर्‍यौं, अर्थात्, माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूसँग अन्तरक्रिया पछि तिनीहरूको आकार (चित्र 7 हेर्नुहोस्)।
अक्सिडाइज्ड (a) SL Nb2CTx र (b) SL Nb4C3Tx MXenes को आकारविज्ञान देखाउने HRTEM छविहरू, XPS विश्लेषण नतिजाहरू (c) घटाइ पछि अक्साइड उत्पादनहरूको संरचना देखाउँदै, (d–f) SL Nb2Ctxe को XPS स्पेक्ट्राको कम्पोनेन्टहरूको शिखर मिल्दोजुल्दो र microSLNb2CTalxe हरियोसँग।
HRTEM अध्ययनहरूले Nb-MXene nanoflakes को दुई प्रकारको ओक्सीकरण पुष्टि गर्यो।यद्यपि नानोफ्लेक्सले आफ्नो द्वि-आयामी आकारविज्ञानलाई केही हदसम्म कायम राखे पनि, अक्सिडेशनले MXene न्यानोफ्लेक्सको सतहलाई ढाक्ने धेरै न्यानो कणहरू देखा पर्यो (चित्र 7a,b हेर्नुहोस्)।c Nb 3d र O 1s संकेतहरूको XPS विश्लेषणले संकेत गर्‍यो कि Nb अक्साइडहरू दुबै अवस्थामा गठन भएका थिए।चित्र 7c मा देखाइए अनुसार, 2D MXene Nb2CTx र Nb4C3TX सँग Nb 3d संकेतहरू छन् जसले NbO र Nb2O5 अक्साइडहरूको उपस्थिति जनाउँछ, जबकि O 1s संकेतहरूले 2D न्यानोफ्लेक सतहको कार्यात्मककरणसँग सम्बन्धित O–Nb बन्डहरूको संख्यालाई संकेत गर्दछ।हामीले याद गर्यौं कि Nb-C र Nb3+-O को तुलनामा Nb अक्साइड योगदान प्रबल छ।
अंजीर मा।आंकडा 7g–i ले Nb 3d, C 1s, र O 1s SL Nb2CTx को XPS स्पेक्ट्रा देखाउँछ (चित्र हेर्नुहोस्। 7d–f) र SL Nb4C3TX MXene माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूबाट अलग।Nb-MXenes शिखर प्यारामिटरहरूको विवरणहरू क्रमशः तालिका S4-5 मा प्रदान गरिएको छ।हामीले पहिले Nb 3d को संरचना विश्लेषण गर्यौं।माइक्रोएल्गी कोशिकाहरु द्वारा अवशोषित Nb को विपरित, MXene मा माइक्रोएल्गी कोशिकाहरु बाट पृथक, Nb2O5 को अलावा, अन्य घटकहरु फेला पर्यो।Nb2CTx SL मा, हामीले 15% को मात्रामा Nb3+-O को योगदान अवलोकन गर्यौं, जबकि Nb 3d स्पेक्ट्रमको बाँकी भाग Nb2O5 (85%) को प्रभुत्व थियो।थप रूपमा, SL Nb4C3TX नमूनाले Nb-C (9%) र Nb2O5 (91%) कम्पोनेन्टहरू समावेश गर्दछ।यहाँ Nb-C Nb4C3Tx SR मा धातु कार्बाइडको दुई भित्री परमाणु तहबाट आउँछ।त्यसपछि हामीले C 1s स्पेक्ट्रालाई चार फरक कम्पोनेन्टहरूमा नक्सा गर्छौं, जस्तै हामीले आन्तरिक नमूनाहरूमा गरेका थियौं।अपेक्षित रूपमा, C 1s स्पेक्ट्रममा ग्राफिक कार्बनको प्रभुत्व छ, त्यसपछि माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूबाट कार्बनिक कणहरू (CHx/CO र C=O) को योगदानहरू छन्।थप रूपमा, O 1s स्पेक्ट्रममा, हामीले सूक्ष्म शैवाल कोशिकाहरू, निओबियम अक्साइड, र सोस्ने पानीको जैविक रूपहरूको योगदान अवलोकन गर्यौं।
थप रूपमा, हामीले Nb-MXenes क्लीभेज पोषक माध्यम र/वा माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूमा प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजाति (ROS) को उपस्थितिसँग सम्बन्धित छ कि छैन भनेर अनुसन्धान गर्‍यौं।यस अन्तको लागि, हामीले कल्चर मिडियम र इन्टरसेलुलर ग्लुटाथियोनमा सिंगल अक्सिजन (1O2) को स्तरहरू मूल्याङ्कन गर्‍यौं, एक thiol जसले माइक्रोएल्गीमा एन्टिअक्सिडेन्टको रूपमा कार्य गर्दछ।नतिजाहरू SI मा देखाइएको छ (चित्र S20 र S21)।SL Nb2CTx र Nb4C3TX MXenes भएका संस्कृतिहरू 1O2 को कम मात्रा द्वारा विशेषता थिए (चित्र S20 हेर्नुहोस्)।SL Nb2CTx को मामला मा, MXene 1O2 लगभग 83% मा कम हुन्छ।SL को प्रयोग गरेर माइक्रोएल्गा कल्चरहरूको लागि, Nb4C3TX 1O2 अझ बढी घट्यो, 73% मा।चाखलाग्दो कुरा के छ भने, 1O2 मा परिवर्तनहरूले पहिले देखाइएको अवरोध-उत्तेजक प्रभावको रूपमा उस्तै प्रवृति देखायो (चित्र 3 हेर्नुहोस्)।यो तर्क गर्न सकिन्छ कि उज्यालो प्रकाशमा इन्क्युबेशनले फोटोअक्सिडेशन परिवर्तन गर्न सक्छ।यद्यपि, नियन्त्रण विश्लेषणको नतिजाले प्रयोगको क्रममा 1O2 को लगभग स्थिर स्तर देखायो (चित्र S22)।इन्ट्रासेलुलर आरओएस स्तरहरूको मामलामा, हामीले उही तलको प्रवृत्ति पनि अवलोकन गर्यौं (चित्र S21 हेर्नुहोस्)।सुरुमा, Nb2CTx र Nb4C3Tx SLs को उपस्थितिमा संवर्धित माइक्रोएल्गी कोशिकाहरूमा ROS को स्तर माइक्रोएल्गीको शुद्ध संस्कृतिहरूमा पाइने स्तरहरू भन्दा बढि भयो।तथापि, अन्ततः, यो देखा पर्यो कि माइक्रोएल्गा दुबै Nb-MXenes को उपस्थिति मा अनुकूलित भयो, ROS स्तर क्रमशः SL Nb2CTx र Nb4C3TX संग इनोकुलेटेड माइक्रोएल्गी को शुद्ध संस्कृति मा मापन को स्तर को 85% र 91% मा घट्यो।यसले संकेत गर्न सक्छ कि माइक्रोएल्गीले मात्र पोषक माध्यममा भन्दा Nb-MXene को उपस्थितिमा अधिक सहज महसुस गर्छ।
Microalgae फोटोसिन्थेटिक जीवहरूको एक विविध समूह हो।प्रकाश संश्लेषणको क्रममा, तिनीहरूले वायुमण्डलीय कार्बन डाइअक्साइड (CO2) लाई जैविक कार्बनमा रूपान्तरण गर्दछ।प्रकाश संश्लेषणका उत्पादनहरू ग्लुकोज र अक्सिजन हुन्।यसरी बनेको अक्सिजनले Nb-MXenes को ओक्सीकरणमा महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ भन्ने हामीलाई शंका छ।यसको लागि एक सम्भावित व्याख्या यो हो कि विभेदक वातन प्यारामिटर Nb-MXene न्यानोफ्लेक्स बाहिर र भित्र अक्सिजनको कम र उच्च आंशिक दबाबमा बनाइन्छ।यसको मतलब जहाँ जहाँ अक्सिजनको विभिन्न आंशिक दबाबको क्षेत्रहरू छन्, त्यहाँ सबैभन्दा तल्लो तहको क्षेत्रले एनोड 80, 81, 82 बनाउँछ। यहाँ, माइक्रोएल्गीले MXene फ्लेक्सको सतहमा भिन्न वातित कोशिकाहरू सिर्जना गर्न योगदान पुर्‍याउँछ, जसले तिनीहरूको फोटोसिन्थेटिक गुणहरूको कारणले अक्सिजन उत्पादन गर्दछ।फलस्वरूप, biocorrosion उत्पादनहरू (यस अवस्थामा, niobium अक्साइड) गठन गरिन्छ।अर्को पक्ष यो हो कि माइक्रोएल्गाले जैविक एसिड उत्पादन गर्न सक्छ जुन पानीमा छोडिन्छ 83,84।त्यसकारण, एक आक्रामक वातावरण बनाइन्छ, जसले गर्दा Nb-MXenes परिवर्तन हुन्छ।थप रूपमा, माइक्रोएल्गाले कार्बन डाइअक्साइडको अवशोषणको कारणले वातावरणको पीएचलाई क्षारीयमा परिवर्तन गर्न सक्छ, जसले क्षरण पनि निम्त्याउन सक्छ।
अझ महत्त्वपूर्ण कुरा, हाम्रो अध्ययनमा प्रयोग गरिएको अँध्यारो/हल्का फोटोपिरियड प्राप्त परिणामहरू बुझ्नको लागि महत्त्वपूर्ण छ।यस पक्षलाई Djemai-Zoghlache et al मा विस्तृत रूपमा वर्णन गरिएको छ।85 तिनीहरूले जानाजानी 12/12 घण्टाको फोटोपीरियड प्रयोग गरी रातो माइक्रोएल्गी पोर्फिरिडियम पर्प्युरियमद्वारा बायोफाउलिंगसँग सम्बन्धित बायोकोरोसन प्रदर्शन गर्न प्रयोग गरे।तिनीहरूले देखाउँछन् कि फोटोपीरियड बायोकोरोसन बिना सम्भाव्यताको विकाससँग सम्बन्धित छ, 24:00 वरिपरि स्यूडोपेरियोडिक दोलनको रूपमा प्रकट हुन्छ।यी अवलोकनहरू Dowling et al द्वारा पुष्टि गरिएको थियो।86 तिनीहरूले साइनोब्याक्टेरिया Anabaena को फोटोसिन्थेटिक बायोफिल्महरू प्रदर्शन गरे।विघटित अक्सिजन प्रकाशको कार्य अन्तर्गत बनाइन्छ, जुन मुक्त बायोकोरोसन क्षमतामा परिवर्तन वा उतार-चढ़ावसँग सम्बन्धित छ।फोटोपीरियडको महत्त्वलाई यो तथ्यले जोड दिइएको छ कि बायोकोरोसनको लागि मुक्त क्षमता प्रकाश चरणमा बढ्छ र अँध्यारो चरणमा घट्छ।यो फोटोसिन्थेटिक माइक्रोएल्गा द्वारा उत्पादित अक्सिजनको कारण हो, जसले इलेक्ट्रोड 87 नजिकै उत्पन्न आंशिक दबाव मार्फत क्याथोडिक प्रतिक्रियालाई प्रभाव पार्छ।
थप रूपमा, Nb-MXenes संग अन्तरक्रिया पछि माइक्रोएल्गा कोशिकाहरूको रासायनिक संरचनामा कुनै परिवर्तन भयो कि भनेर पत्ता लगाउन फूरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) प्रदर्शन गरिएको थियो।यी प्राप्त परिणामहरू जटिल छन् र हामी तिनीहरूलाई SI मा प्रस्तुत गर्दछौं (Figures S23-S25, MAX चरण र ML MXenes को परिणामहरू सहित)।छोटकरीमा, माइक्रोएल्गाको प्राप्त सन्दर्भ स्पेक्ट्राले हामीलाई यी जीवहरूको रासायनिक विशेषताहरूको बारेमा महत्त्वपूर्ण जानकारी प्रदान गर्दछ।यी सबैभन्दा सम्भावित कम्पनहरू 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1 को फ्रिक्वेन्सीहरूमा अवस्थित छन्।एउटा।1 1 (C–H) र 3280 cm–1 (O–H)।SL Nb-MXenes को लागि, हामीले CH-bond stretching Signature फेला पार्‍यौं जुन हाम्रो अघिल्लो अध्ययनसँग मिल्दोजुल्दो छ।यद्यपि, हामीले C=C र CH बन्डहरूसँग सम्बन्धित केही थप चुचुराहरू गायब भएको देख्यौं।यसले संकेत गर्दछ कि माइक्रोएल्गीको रासायनिक संरचना SL Nb-MXenes सँग अन्तरक्रियाको कारणले सानो परिवर्तन हुन सक्छ।
माइक्रोएल्गीको जैव रसायनमा सम्भावित परिवर्तनहरू विचार गर्दा, अकार्बनिक अक्साइडहरूको संचय, जस्तै निओबियम अक्साइड, पुनर्विचार गर्न आवश्यक छ59।यो कोशिकाको सतहबाट धातुहरूको ग्रहण, साइटोप्लाज्ममा तिनीहरूको ढुवानी, इन्ट्रासेलुलर कार्बोक्सिल समूहहरूसँगको सम्बन्ध, र माइक्रोएल्गी पोलिफोस्फोसोम २०,८८,८९,९० मा तिनीहरूको संचयमा संलग्न छ।थप रूपमा, माइक्रोएल्गा र धातुहरू बीचको सम्बन्ध कोशिकाहरूको कार्यात्मक समूहहरूद्वारा राखिएको छ।यस कारणको लागि, अवशोषण पनि सूक्ष्म शैवाल सतह रसायनमा निर्भर गर्दछ, जुन एकदम जटिल छ 9,91।सामान्यतया, अपेक्षित रूपमा, एनबी अक्साइडको अवशोषणको कारण हरियो माइक्रोएल्गाको रासायनिक संरचना अलिकति परिवर्तन भयो।
चाखलाग्दो कुरा के छ भने, microalgae को अवलोकन गरिएको प्रारम्भिक अवरोध समय संग उल्टाउन योग्य थियो।हामीले अवलोकन गरे अनुसार, माइक्रोएल्गाले प्रारम्भिक वातावरणीय परिवर्तनलाई जित्यो र अन्ततः सामान्य वृद्धि दरमा फर्कियो र बढ्यो।जेटा सम्भाव्यताको अध्ययनले पोषण मिडियामा पेश गर्दा उच्च स्थिरता देखाउँदछ।यसरी, माइक्रोएल्गा कोशिकाहरू र Nb-MXene nanoflakes बीचको सतह अन्तरक्रियालाई घटाउने प्रयोगहरूमा राखिएको थियो।हाम्रो थप विश्लेषणमा, हामी microalgae को यो उल्लेखनीय व्यवहार अन्तर्निहित कार्य को मुख्य संयन्त्र संक्षेप।
SEM अवलोकनहरूले देखाएको छ कि माइक्रोएल्गा Nb-MXenes सँग जोडिन्छ।गतिशील छवि विश्लेषण प्रयोग गरेर, हामी पुष्टि गर्छौं कि यो प्रभावले दुई-आयामी Nb-MXene न्यानोफ्लेक्सलाई थप गोलाकार कणहरूमा रूपान्तरण गर्दछ, जसले गर्दा नानोफ्लेक्सको विघटन तिनीहरूको ओक्सीकरणसँग सम्बन्धित छ भनेर देखाउँछ।हाम्रो परिकल्पना परीक्षण गर्न, हामीले सामग्री र जैव रासायनिक अध्ययनहरूको एक श्रृंखला सञ्चालन गर्यौं।परीक्षण पछि, न्यानोफ्लेक्स बिस्तारै अक्सिडाइज्ड र NbO र Nb2O5 उत्पादनहरूमा विघटन भयो, जसले हरियो माइक्रोएल्गीलाई खतरामा पारेन।FTIR अवलोकन प्रयोग गरेर, हामीले 2D Nb-MXene nanoflakes को उपस्थितिमा incubated microalgae को रासायनिक संरचनामा कुनै महत्त्वपूर्ण परिवर्तनहरू फेला पारेनौं।माइक्रोएल्गाद्वारा निओबियम अक्साइड अवशोषणको सम्भावनालाई ध्यानमा राख्दै, हामीले एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण गर्यौं।यी नतिजाहरूले स्पष्ट रूपमा देखाउँछन् कि अध्ययन गरिएको सूक्ष्म शैवालले नाइओबियम अक्साइडहरू (NbO र Nb2O5) मा फीड गर्दछ, जुन अध्ययन गरिएको माइक्रोएल्गीको लागि गैर-विषाक्त छन्।