Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Sampeyan nggunakake versi browser kanthi dhukungan CSS winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Ing sawetoro wektu, kanggo mesthekake dhukungan terus, kita bakal nerjemahake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Nampilake carousel telung slide bebarengan.Gunakake tombol Sadurungé lan Sabanjure kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan, utawa nggunakake tombol panggeser ing mburi kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan.
Perkembangan nanoteknologi kanthi cepet lan integrasi menyang aplikasi saben dina bisa ngancam lingkungan.Nalika cara ijo kanggo degradasi rereged organik wis mapan, pemulihan rereged kristal anorganik dadi perhatian utama amarga sensitivitas sing kurang kanggo biotransformasi lan kurang pangerten babagan interaksi permukaan materi karo biologi.Ing kene, kita nggunakake model MXenes 2D anorganik basis Nb sing digabungake karo metode analisis parameter wangun sing prasaja kanggo nglacak mekanisme bioremediasi saka nanomaterial keramik 2D dening mikroalga ijo Raphidocelis subcapitata.Kita nemokake yen mikroalga ngrusak MXenes basis Nb amarga interaksi fisik-kimia sing ana hubungane karo permukaan.Kaping pisanan, nanoflakes MXene lapisan siji lan multilayer ditempelake ing permukaan mikroalga, sing rada nyuda pertumbuhan alga.Nanging, nalika interaksi sing dawa karo permukaan, mikroalga ngoksidasi nanoflake MXene lan luwih dekomposisi dadi NbO lan Nb2O5.Amarga oksida iki ora beracun kanggo sel mikroalgae, dheweke ngonsumsi nanopartikel oksida Nb kanthi mekanisme panyerepan sing luwih mulihake mikroalga sawise perawatan banyu 72 jam.Efek nutrisi sing ana gandhengane karo panyerepan uga dibayangke ing paningkatan volume sel, wangun sing lancar lan owah-owahan ing tingkat pertumbuhan.Adhedhasar temuan kasebut, kita nyimpulake manawa anane MXenes basis Nb ing ekosistem banyu tawar mung bisa nyebabake dampak lingkungan cilik.Wigati dimangerteni manawa, nggunakake nanomaterial loro-dimensi minangka sistem model, kita nduduhake kemungkinan nglacak transformasi bentuk sanajan ing bahan sing apik.Sakabèhé, panliten iki njawab pitakonan dhasar sing penting babagan proses sing gegandhengan karo interaksi permukaan sing nyopir mekanisme bioremediasi nanomaterial 2D lan menehi dhasar kanggo studi jangka pendek lan jangka panjang babagan dampak lingkungan saka nanomaterial kristal anorganik.
Nanomaterials wis nggawe akeh kapentingan wiwit ditemokaké, lan macem-macem nanoteknologi wis bubar mlebu phase modernisasi1.Sayange, integrasi nanomaterials menyang aplikasi saben dina bisa nyebabake rilis sing ora disengaja amarga pembuangan sing ora bener, penanganan sing ora ati-ati, utawa infrastruktur safety sing ora nyukupi.Mulane, cukup kanggo nganggep yen nanomaterial, kalebu nanomaterial rong dimensi (2D), bisa dibebasake menyang lingkungan alam, prilaku lan aktivitas biologi sing durung dimangerteni kanthi lengkap.Mula, ora nggumunake yen keprihatinan ekotoksisitas wis fokus marang kemampuan nanomaterial 2D kanggo leach menyang sistem akuatik2,3,4,5,6.Ing ekosistem kasebut, sawetara nanomaterial 2D bisa berinteraksi karo macem-macem organisme ing tingkat trofik sing beda, kalebu mikroalga.
Mikroalga yaiku organisme primitif sing ditemokake kanthi alami ing ekosistem banyu tawar lan segara sing ngasilake macem-macem produk kimia liwat fotosintesis7.Dadi, padha kritis kanggo ekosistem akuatik8,9,10,11,12 nanging uga sensitif, murah lan digunakake akeh indikator ekotoksisitas13,14.Wiwit sel microalgae multiply cepet lan cepet nanggapi ing ngarsane saka macem-macem senyawa, padha njanjeni kanggo pangembangan cara lingkungan loropaken kanggo nambani banyu ono racune karo zat organik15,16.
Sel ganggang bisa mbusak ion anorganik saka banyu liwat biosorpsi lan akumulasi17,18.Sawetara spesies alga kayata Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue lan Synechococcus sp.Wis ditemokaké kanggo nggawa lan malah nutrisi ion logam beracun kayata Fe2+, Cu2+, Zn2+ lan Mn2+19.Panaliten liyane nuduhake yen ion Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ utawa Pb2+ mbatesi tuwuhe Scenedesmus kanthi ngowahi morfologi sel lan ngrusak kloroplas20,21.
Cara ijo kanggo dekomposisi polutan organik lan ngilangi ion logam abot wis narik kawigaten para ilmuwan lan insinyur ing saindenging jagad.Iki utamané amarga kasunyatan sing rereged iki gampang diproses ing phase Cairan.Nanging, polutan kristal anorganik ditondoi kanthi kelarutan banyu sing kurang lan kerentanan sing sithik kanggo macem-macem biotransformasi, sing nyebabake kesulitan gedhe ing remediasi, lan kemajuan cilik sing ditindakake ing wilayah kasebut22,23,24,25,26.Mangkono, panelusuran solusi ramah lingkungan kanggo ndandani nanomaterial tetep dadi wilayah sing kompleks lan durung diteliti.Amarga tingkat ketidakpastian sing dhuwur babagan efek biotransformasi saka nanomaterial 2D, ora ana cara sing gampang kanggo ngerteni kemungkinan dalan degradasi sajrone pengurangan.
Ing panliten iki, kita nggunakake mikroalga ijo minangka agen bioremediasi banyu aktif kanggo bahan keramik anorganik, digabungake karo pemantauan in situ proses degradasi MXene minangka wakil saka bahan keramik anorganik.Istilah "MXene" nggambarake stoikiometri saka materi Mn + 1XnTx, ngendi M minangka logam transisi awal, X minangka karbon lan / utawa nitrogen, Tx minangka terminator lumahing (contone, -OH, -F, -Cl), lan n = 1, 2, 3 utawa 427,28.Wiwit panemuan MXenes dening Naguib et al.Sensorik, terapi kanker lan filtrasi membran 27,29,30.Kajaba iku, MXenes bisa dianggep minangka sistem model 2D amarga stabilitas koloid sing apik banget lan kemungkinan interaksi biologis31,32,33,34,35,36.
Mulane, metodologi sing dikembangake ing artikel iki lan hipotesis riset kita ditampilake ing Gambar 1. Miturut hipotesis iki, mikroalga ngrusak MXenes basis Nb dadi senyawa non-beracun amarga interaksi fisik-kimia sing ana hubungane karo permukaan, sing ngidini pemulihan luwih lanjut saka ganggang.Kanggo nguji hipotesis iki, loro anggota kulawarga karbida logam transisi lan / utawa nitrida (MXenes) adhedhasar niobium awal, yaiku Nb2CTx lan Nb4C3TX, dipilih.
Metodologi riset lan hipotesis adhedhasar bukti kanggo pemulihan MXene dening mikroalga ijo Raphidocelis subcapitata.Wigati dimangerteni manawa iki mung minangka representasi skematis saka asumsi adhedhasar bukti.Lingkungan tlaga beda-beda ing medium nutrisi sing digunakake lan kondisi (contone, siklus diurnal lan watesan nutrisi penting sing kasedhiya).Digawe karo BioRender.com.
Mulane, kanthi nggunakake MXene minangka sistem model, kita wis mbukak lawang kanggo sinau macem-macem efek biologi sing ora bisa diamati karo nanomaterials konvensional liyane.Utamane, kita nduduhake kemungkinan bioremediasi nanomaterial rong dimensi, kayata MXenes berbasis niobium, dening mikroalga Raphidocelis subcapitata.Mikroalga bisa ngrusak Nb-MXenes dadi oksida non-beracun NbO lan Nb2O5, sing uga nyedhiyakake nutrisi liwat mekanisme penyerapan niobium.Sakabèhé, panliten iki njawab pitakonan dhasar sing penting babagan proses sing ana gandhengane karo interaksi fisikokimia permukaan sing ngatur mekanisme bioremediasi nanomaterial rong dimensi.Kajaba iku, kita ngembangake metode basis parameter sing prasaja kanggo nglacak owah-owahan subtle ing wangun nanomaterial 2D.Iki menehi inspirasi kanggo riset jangka pendek lan jangka panjang babagan macem-macem dampak lingkungan saka nanomaterial kristal anorganik.Mangkono, sinau kita nambah pangerten interaksi antarane lumahing materi lan materi biologi.Kita uga nyediakake dhasar kanggo sinau jangka pendek lan jangka panjang sing luwih dawa babagan dampak sing bisa ditindakake ing ekosistem banyu tawar, sing saiki bisa diverifikasi kanthi gampang.
MXenes minangka kelas bahan sing menarik kanthi sifat fisik lan kimia sing unik lan menarik lan mulane akeh aplikasi potensial.Sifat-sifat kasebut gumantung banget marang stoikiometri lan kimia permukaan.Mulane, ing panliten iki, kita nyelidiki rong jinis MXenes lapisan tunggal (SL) hirarkis basis Nb, Nb2CTx lan Nb4C3TX, amarga efek biologis sing beda saka nanomaterial kasebut bisa diamati.MXenes diprodhuksi saka bahan wiwitan kanthi etsa selektif ndhuwur-mudhun saka lapisan MAX-phase A atom tipis.Fase MAX minangka keramik terner sing kasusun saka blok karbida logam transisi "ikatan" lan lapisan tipis unsur "A" kayata Al, Si, lan Sn kanthi stoikiometri MnAXn-1.Morfologi fase MAX awal diamati kanthi scanning electron microscopy (SEM) lan konsisten karo studi sadurunge (Waca Informasi Tambahan, SI, Gambar S1).Multilayer (ML) Nb-MXene dipikolehi sawise mbusak lapisan Al kanthi 48% HF (asam hidrofluorat).Morfologi ML-Nb2CTx lan ML-Nb4C3TX ditliti kanthi scanning electron microscopy (SEM) (Gambar S1c lan S1d) lan morfologi MXene lapisan khas diamati, padha karo nanoflakes rong dimensi sing ngliwati celah kaya pori sing elongated.Loro-lorone Nb-MXene duwe akeh sing padha karo fase MXene sing sadurunge disintesis dening etsa asam27,38.Sawise ngonfirmasi struktur MXene, kita dilapisi kanthi interkalasi tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) banjur dicuci lan sonication, sawise kita entuk nanoflakes 2D Nb-MXene lapisan siji utawa lapisan rendah (SL).
Kita nggunakake mikroskop elektron transmisi resolusi dhuwur (HRTEM) lan difraksi sinar-X (XRD) kanggo nguji efisiensi etsa lan peeling luwih lanjut.Asil HRTEM diproses nggunakake Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) lan Fast Fourier Transform (FFT) ditampilake ing Fig. 2. Nb-MXene nanoflakes padha oriented pinggiran munggah kanggo mriksa struktur lapisan atom lan ngukur jarak antarplanar.Gambar HRTEM saka MXene Nb2CTx lan Nb4C3TX nanoflakes ngungkapake sifat lapisan tipis atom (pirsani Fig. 2a1, a2), kaya sing sadurunge dilapurake dening Naguib et al.27 lan Jastrzębska et al.38.Kanggo loro monolayers Nb2CTx lan Nb4C3Tx jejer, kita nemtokake jarak interlayer mungguh 0,74 lan 1,54 nm (Fig. 2b1, b2), kang uga setuju karo asil kita sadurungé38.Iki luwih dikonfirmasi dening transformasi Fourier cepet kuwalik (Fig. 2c1, c2) lan transformasi Fourier cepet (Fig. 2d1, d2) nuduhake jarak antarane Nb2CTx lan Nb4C3Tx monolayers.Gambar kasebut nuduhake gantian pita cahya lan peteng sing cocog karo atom niobium lan karbon, sing nandheske sifat lapisan saka MXenes sing diteliti.Wigati dicathet menawa spektroskopi sinar-X dispersif energi (EDX) sing dipikolehi kanggo Nb2CTx lan Nb4C3Tx (Gambar S2a lan S2b) ora nuduhake sisa fase MAX asli, amarga ora ana puncak Al sing dideteksi.
Karakterisasi nanoflakes SL Nb2CTx lan Nb4C3Tx MXene, kalebu (a) mikroskop elektron resolusi dhuwur (HRTEM) sisih-view 2D nanoflake imaging lan cocog, (b) mode intensitas, (c) inverse cepet Fourier transformasi (IFFT), (d) cepet Fourier transformasi (FFT), (e) X Nb-MXene pola.Kanggo SL 2D Nb2CTx, angka kasebut ditulis minangka (a1, b1, c1, d1, e1).Kanggo SL 2D Nb4C3Tx, angka kasebut ditulis minangka (a2, b2, c2, d2, e1).
Pangukuran difraksi sinar-X saka SL Nb2CTx lan Nb4C3Tx MXenes ditampilake ing Fig.2e1 lan e2, mungguh.Puncak (002) ing 4.31 lan 4.32 cocog karo MXenes Nb2CTx lan Nb4C3TX38,39,40,41 sing diterangake sadurunge.Asil XRD uga nuduhake anané sawetara struktur ML ampas lan fase MAX, nanging biasane pola XRD digandhengake karo SL Nb4C3Tx (Fig. 2e2).Anane partikel cilik saka fase MAX bisa nerangake puncak MAX sing luwih kuat dibandhingake karo lapisan Nb4C3Tx sing ditumpuk kanthi acak.
Panaliten salajengipun fokus ing mikroalga ijo kagolong spesies R. subcapitata.Kita milih mikroalga amarga minangka produser penting sing melu jaring pangan utama42.Iki uga minangka salah sawijining indikator keracunan sing paling apik amarga kemampuan kanggo mbusak zat beracun sing digawa menyang tingkat sing luwih dhuwur ing rantai panganan43.Kajaba iku, riset ing R. subcapitata bisa menehi katrangan babagan keracunan insidental SL Nb-MXenes kanggo mikroorganisme banyu tawar sing umum.Kanggo nggambarake iki, para peneliti hipotesis manawa saben mikroba duwe sensitivitas sing beda kanggo senyawa beracun sing ana ing lingkungan.Kanggo umume organisme, konsentrasi zat sing sithik ora mengaruhi pertumbuhane, dene konsentrasi ing ndhuwur wates tartamtu bisa nyandhet utawa malah nyebabake pati.Mulane, kanggo sinau babagan interaksi permukaan antarane mikroalga lan MXenes lan pemulihan sing gegandhengan, kita mutusake kanggo nguji konsentrasi Nb-MXenes sing ora mbebayani lan beracun.Kanggo nindakake iki, kita dites konsentrasi 0 (minangka referensi), 0,01, 0,1 lan 10 mg l-1 MXene lan microalgae infèksi tambahan karo konsentrasi dhuwur banget saka MXene (100 mg l-1 MXene), kang bisa nemen lan matine..kanggo lingkungan biologi apa wae.
Efek saka SL Nb-MXenes ing microalgae ditampilake ing Figure 3, dituduhake minangka persentase promosi wutah (+) utawa inhibisi (-) diukur kanggo 0 mg l-1 sampel.Kanggo comparison, fase Nb-MAX lan ML Nb-MXenes uga dites lan asil ditampilake ing SI (pirsani Fig. S3).Asil dijupuk dikonfirmasi sing SL Nb-MXenes meh rampung tanpa keracunan ing sawetara konsentrasi kurang saka 0,01 kanggo 10 mg / l, minangka ditampilake ing Fig. 3a, b.Ing kasus Nb2CTx, kita diamati ora luwih saka 5% ekotoksisitas ing sawetara sing ditemtokake.
Stimulasi (+) utawa inhibisi (-) pertumbuhan mikroalga ing ngarsane SL (a) Nb2CTx lan (b) Nb4C3TX MXene.24, 48 lan 72 jam interaksi MXene-mikroalgae dianalisis. Data sing signifikan (uji-t, p <0,05) diwenehi tandha bintang (*). Data sing signifikan (uji-t, p <0,05) diwenehi tandha bintang (*). Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). Data pinunjul (uji-t, p <0,05) ditandhani nganggo tanda bintang (*).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 (*). Data penting (uji-t, p <0,05) diwenehi tandha bintang (*).Panah abang nuduhake penghapusan stimulasi inhibisi.
Ing sisih liya, konsentrasi rendah Nb4C3TX dadi rada beracun, nanging ora luwih saka 7%.Kaya sing dikarepake, kita weruh yen MXenes nduweni keracunan sing luwih dhuwur lan inhibisi pertumbuhan mikroalga ing 100mg L-1.Apike, ora ana bahan sing nuduhake tren lan katergantungan wektu sing padha karo efek toksik / beracun dibandhingake karo sampel MAX utawa ML (pirsani SI kanggo rincian).Nalika kanggo fase MAX (pirsani Gambar. S3) keracunan tekan kira-kira 15-25% lan tambah karo wektu, gaya mbalikke diamati kanggo SL Nb2CTx lan Nb4C3TX MXene.Inhibisi pertumbuhan mikroalga suda sajrone wektu.Tekan kira-kira 17% sawise 24 jam lan mudhun nganti kurang saka 5% sawise 72 jam (Gambar 3a, b, mungguh).
Sing luwih penting, kanggo SL Nb4C3TX, inhibisi pertumbuhan mikroalga tekan udakara 27% sawise 24 jam, nanging sawise 72 jam mudhun nganti udakara 1%.Mulane, kita menehi label efek sing diamati minangka inhibisi invers saka stimulasi, lan efek kasebut luwih kuat kanggo SL Nb4C3TX MXene.Stimulasi pertumbuhan mikroalga kacathet sadurunge karo Nb4C3TX (interaksi ing 10 mg L-1 kanggo 24 jam) dibandhingake karo SL Nb2CTx MXene.Efek pembalikan inhibisi-stimulasi uga ditampilake kanthi apik ing kurva tingkat dobel biomas (pirsani Gambar S4 kanggo rincian).Nganti saiki, mung ekotoksisitas Ti3C2TX MXene sing wis diteliti kanthi cara sing beda-beda.Ora beracun kanggo embrio iwak zebra44 nanging cukup ecotoxic kanggo mikroalga Desmodesmus quadricauda lan tanduran Sorghum saccharatum45.Conto efek spesifik liyane kalebu keracunan sing luwih dhuwur kanggo garis sel kanker tinimbang garis sel normal46,47.Bisa dianggep yen kahanan tes bakal mengaruhi owah-owahan ing pertumbuhan mikroalga sing diamati ing ngarsane Nb-MXenes.Contone, pH kira-kira 8 ing stroma kloroplas optimal kanggo operasi enzim RuBisCO sing efisien.Mulane, owah-owahan pH negatif mengaruhi tingkat fotosintesis48,49.Nanging, kita ora mirsani owah-owahan sing signifikan ing pH sajrone eksperimen (pirsani SI, Fig. S5 kanggo rincian).Umumé, kultur mikroalga karo Nb-MXenes rada nyuda pH larutan saka wektu.Nanging, penurunan iki padha karo owah-owahan ing pH medium murni.Kajaba iku, sawetara variasi sing ditemokake padha karo sing diukur kanggo kultur mikroalga murni (sampel kontrol).Dadi, kita nyimpulake yen fotosintesis ora kena pengaruh owah-owahan pH sajrone wektu.
Kajaba iku, MXene sing disintesis duwe ujung permukaan (disebut Tx).Iki utamané gugus fungsi -O, -F lan -OH.Nanging, kimia permukaan langsung ana hubungane karo metode sintesis.Klompok iki dikenal kanthi acak disebarake ing permukaan, dadi angel kanggo prédhiksi efek ing sifat MXene50.Bisa diarani yen Tx bisa dadi gaya katalitik kanggo oksidasi niobium kanthi cahya.Kelompok fungsional lumahing pancen nyedhiyakake macem-macem situs anchoring kanggo fotokatalis dhasar kanggo mbentuk heterojunctions51.Nanging, komposisi medium wutah ora nyedhiyakake fotokatalis sing efektif (komposisi medium sing rinci bisa ditemokake ing SI Tabel S6).Kajaba iku, modifikasi permukaan apa wae uga penting banget, amarga aktivitas biologis MXenes bisa diowahi amarga lapisan pasca-proses, oksidasi, modifikasi permukaan kimia saka senyawa organik lan anorganik52,53,54,55,56 utawa rekayasa muatan permukaan38.Mula, kanggo nguji manawa niobium oksida ana hubungane karo ketidakstabilan materi ing medium, kita nganakake studi babagan potensial zeta (ζ) ing medium pertumbuhan mikroalga lan banyu deionisasi (kanggo mbandhingake).Asil kita nuduhake yen SL Nb-MXenes cukup stabil (ndeleng SI Fig. S6 kanggo asil MAX lan ML).Potensial zeta SL MXenes kira-kira -10 mV.Ing kasus SR Nb2CTx, nilai ζ luwih negatif tinimbang Nb4C3Tx.Owah-owahan ing nilai ζ kasebut bisa nuduhake yen permukaan nanoflakes MXene sing duwe muatan negatif nyerep ion sing bermuatan positif saka medium kultur.Pangukuran temporal potensial zeta lan konduktivitas Nb-MXenes ing medium kultur (pirsani Gambar S7 lan S8 ing SI kanggo rincian liyane) katon ndhukung hipotesis kita.
Nanging, loro Nb-MXene SL nuduhake owah-owahan minimal saka nol.Iki kanthi jelas nuduhake stabilitas ing medium pertumbuhan mikroalga.Kajaba iku, kita nemtokake manawa anane mikroalga ijo bakal mengaruhi stabilitas Nb-MXenes ing medium kasebut.Asil potensial zeta lan konduktivitas MXenes sawise interaksi karo mikroalgae ing media nutrisi lan kultur liwat wektu bisa ditemokake ing SI (Gambar S9 lan S10).Sing nggumunake, kita ngerteni manawa anane mikroalga katon stabil ing dispersi loro MXenes.Ing kasus Nb2CTx SL, potensial zeta malah rada suda sajrone wektu dadi luwih negatif (-15.8 versus -19.1 mV sawise 72 jam inkubasi).Potensi zeta saka SL Nb4C3TX rada tambah, nanging sawise 72 h isih nuduhake stabilitas luwih saka nanoflakes tanpa ana microalgae (-18,1 vs -9,1 mV).
Kita uga nemokake konduktivitas luwih murah saka solusi Nb-MXene sing diinkubasi ing ngarsane mikroalgae, nuduhake jumlah ion sing luwih murah ing medium nutrisi.Utamane, ketidakstabilan MXenes ing banyu utamane amarga oksidasi permukaan57.Mulane, kita nyangka yen mikroalga ijo piye wae ngresiki oksida sing dibentuk ing permukaan Nb-MXene lan malah nyegah kedadeyane (oksidasi MXene).Iki bisa dideleng kanthi nyinaoni jinis zat sing diserap dening mikroalga.
Nalika studi ekotoksikologis kita nuduhake yen mikroalga bisa ngatasi keracunan Nb-MXenes sajrone wektu lan inhibisi pertumbuhan sing ora biasa, tujuane panliten iki yaiku kanggo neliti mekanisme tumindak sing bisa ditindakake.Nalika organisme kayata ganggang kapapar karo senyawa utawa materi sing ora pati ngerti karo ekosisteme, bisa uga reaksi kanthi macem-macem cara58,59.Tanpa anané oksida logam beracun, mikroalga bisa mangan dhéwé, saéngga tuwuh terus-terusan60.Sawise ingestion zat beracun, mekanisme pertahanan bisa diaktifake, kayata ngganti wujud utawa wujud.Kemungkinan panyerepan uga kudu dianggep58,59.Utamane, tandha mekanisme pertahanan minangka indikator sing jelas babagan keracunan senyawa tes.Mulane, ing karya luwih lanjut, kita nyelidiki interaksi permukaan potensial antarane nanoflakes SL Nb-MXene lan microalgae dening SEM lan kemungkinan penyerapan MXene basis Nb dening spektroskopi fluoresensi sinar-X (XRF).Elinga yen analisis SEM lan XRF mung ditindakake ing konsentrasi MXene sing paling dhuwur kanggo ngatasi masalah keracunan aktivitas.
Asil SEM ditampilake ing Fig.4.Sel mikroalga sing ora diobati (pirsani Gambar 4a, sampel referensi) kanthi jelas nuduhake morfologi subcapitata R. khas lan wangun sel kaya croissant.Sèl katon flattened lan rada disorganized.Sawetara sel microalgae tumpang tindih lan entangled karo siji liyane, nanging iki mbokmenawa disebabake proses preparation sampel.Umumé, sel mikroalga murni nduweni permukaan sing alus lan ora nuduhake owah-owahan morfologis.
Gambar SEM nuduhake interaksi lumahing antarane microalgae ijo lan MXene nanosheets sawise 72 jam interaksi ing konsentrasi nemen (100 mg L-1).(a) Mikroalga ijo sing ora diobati sawise interaksi karo SL (b) Nb2CTx lan (c) Nb4C3TX MXenes.Elinga yen nanoflakes Nb-MXene ditandhani karo panah abang.Kanggo mbandhingake, foto saka mikroskop optik uga ditambahake.
Ing kontras, sel microalgae adsorbed dening SL Nb-MXene nanoflakes rusak (ndeleng Fig. 4b, c, panah abang).Ing kasus Nb2CTx MXene (Gbr. 4b), mikroalga cenderung tuwuh kanthi nanoscales rong dimensi, sing bisa ngganti morfologi.Utamane, kita uga mirsani owah-owahan kasebut ing mikroskop cahya (pirsani SI Figure S11 kanggo rincian).Transisi morfologis iki nduweni basis sing bisa ditemokake ing fisiologi mikroalga lan kemampuan kanggo mbela diri kanthi ngganti morfologi sel, kayata nambah volume sel61.Mulane, penting kanggo mriksa jumlah sel mikroalga sing bener-bener kontak karo Nb-MXenes.Panaliten SEM nuduhake yen kira-kira 52% sel mikroalgae kapapar Nb-MXenes, dene 48% sel mikroalga kasebut ora kena kontak.Kanggo SL Nb4C3Tx MXene, mikroalga nyoba supaya kontak karo MXene, saéngga lokalisasi lan tuwuh saka skala nano rong dimensi (Gambar 4c).Nanging, kita ora mirsani seng nembus nanoscales menyang sel microalgae lan karusakan.
Pengawetan diri uga minangka prilaku respon sing gumantung ing wektu kanggo pamblokiran fotosintesis amarga adsorpsi partikel ing permukaan sel lan efek shading (shading) sing diarani62.Cetha yen saben obyek (contone, nanoflakes Nb-MXene) sing ana ing antarane mikroalga lan sumber cahya mbatesi jumlah cahya sing diserap dening kloroplas.Nanging, kita ora mangu manawa iki duwe pengaruh sing signifikan marang asil sing dipikolehi.Kaya sing dituduhake dening pengamatan mikroskopis kita, nanoflakes 2D ora rampung dibungkus utawa ditempelake ing permukaan mikroalga, sanajan sel mikroalga ana kontak karo Nb-MXenes.Nanging, nanoflakes dadi orientasi menyang sel mikroalgae tanpa nutupi permukaane.Sakumpulan nanoflakes/mikroalga kasebut ora bisa mbatesi jumlah cahya sing diserap dening sel mikroalga.Kajaba iku, sawetara pasinaon malah nuduhake paningkatan ing panyerepan cahya dening organisme fotosintetik ing ngarsane nanomaterials loro-dimensi63,64,65,66.
Amarga gambar SEM ora bisa langsung ngonfirmasi penyerapan niobium dening sel mikroalgae, panaliten luwih lanjut dadi analisis X-ray fluorescence (XRF) lan X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) kanggo njlentrehake masalah iki.Mulane, kita mbandhingake intensitas puncak Nb saka sampel mikroalga referensi sing ora sesambungan karo MXenes, nanoflakes MXene sing dipisahake saka permukaan sel mikroalgae, lan sel mikroalga sawise ngilangi MXenes sing ditempelake.Wigati dicathet yen ora ana penyerapan Nb, nilai Nb sing dipikolehi dening sel mikroalga kudu nol sawise ngilangi skala nano sing dipasang.Mulane, yen penyerapan Nb kedadeyan, asil XRF lan XPS kudu nuduhake puncak Nb sing cetha.
Ing kasus spektrum XRF, sampel mikroalga nuduhake puncak Nb kanggo SL Nb2CTx lan Nb4C3Tx MXene sawise interaksi karo SL Nb2CTx lan Nb4C3Tx MXene (pirsani Fig. 5a, uga Wigati yen asil MAX lan ML MXenes ditampilake ing SI, Fig S12-C17).Apike, intensitas puncak Nb padha ing loro kasus kasebut (bar abang ing Fig. 5a).Iki nuduhake yen ganggang ora bisa nresep liyane Nb, lan kapasitas maksimum kanggo akumulasi Nb wis ngrambah ing sel, sanajan Nb4C3Tx MXene kaping pindho ditempelake ing sel microalgae (biru bar ing Fig. 5a).Utamane, kemampuan mikroalga kanggo nyerep logam gumantung saka konsentrasi oksida logam ing lingkungan67,68.Shamshada et al.67 nemokake yen kapasitas nyerep ganggang banyu tawar mudhun kanthi nambah pH.Raize et al.68 nyathet yen kemampuan rumput laut kanggo nyerep logam kira-kira 25% luwih dhuwur kanggo Pb2+ tinimbang kanggo Ni2+.
(a) Asil XRF saka penyerapan Nb basal dening sel mikroalga ijo sing diinkubasi ing konsentrasi ekstrim SL Nb-MXenes (100 mg L-1) suwene 72 jam.Asil kasebut nuduhake anané α ing sel mikroalga murni (sampel kontrol, kolom abu-abu), nanoflake 2D sing diisolasi saka sel mikroalga permukaan (kolom biru), lan sel mikroalga sawise misahake nanoflake 2D saka permukaan (kolom abang).Jumlah unsur Nb, (b) persentasi komposisi kimia komponen organik mikroalga (C=O lan CHx/C–O) lan Nb oksida sing ana ing sel mikroalga sawise inkubasi karo SL Nb-MXenes, (c–e) Fitting saka puncak komposisi XPS SL Nb2CTx spektrum lan (fh) SLxe.MXe.Nb4CTx internal sel mikroalga (fh)
Mula, kita ngarepake Nb bisa diserap dening sel alga ing wangun oksida.Kanggo nguji iki, kita nindakake studi XPS ing MXenes Nb2CTx lan Nb4C3TX lan sel alga.Asil interaksi mikroalga karo Nb-MXenes lan MXenes sing diisolasi saka sel alga ditampilake ing Fig.5b.Kaya sing dikarepake, kita ndeteksi puncak Nb 3d ing conto mikroalga sawise ngilangi MXene saka permukaan mikroalga.Penentuan kuantitatif C = O, CHx / CO, lan Nb oksida diitung adhedhasar spektrum Nb 3d, O 1s, lan C 1s sing dipikolehi karo Nb2CTx SL (Gambar 5c-e) lan Nb4C3Tx SL (Gambar 5c-e).) sing dipikolehi saka mikroalga sing diinkubasi.Gambar 5f–h) MXenes.Tabel S1-3 nuduhake rincian paramèter puncak lan kimia sakabèhé asil saka pas.Wigati dicathet menawa wilayah Nb 3d saka Nb2CTx SL lan Nb4C3Tx SL (Gambar 5c, f) cocog karo siji komponen Nb2O5.Ing kene, ora ana puncak sing ana hubungane karo MXene ing spektrum, nuduhake yen sel mikroalga mung nyerep wangun oksida saka Nb.Kajaba iku, kita kira-kira spektrum C 1 s karo komponen C–C, CHx/C–O, C=O, lan –COOH.Kita nemtokake puncak CHx / C-O lan C = O kanggo kontribusi organik sel mikroalga.Komponen organik iki 36% lan 41% saka puncak C 1s ing Nb2CTx SL lan Nb4C3TX SL.Kita banjur masang spektrum O 1s saka SL Nb2CTx lan SL Nb4C3TX karo Nb2O5, komponen organik mikroalga (CHx/CO), lan banyu adsorbed lumahing.
Pungkasan, asil XPS kanthi jelas nuduhake wujud Nb, ora mung anane.Miturut posisi sinyal Nb 3d lan asil deconvolution, kita konfirmasi yen Nb diserap mung ing wangun oksida lan ora ion utawa MXene dhewe.Kajaba iku, asil XPS nuduhake yen sel mikroalga nduweni kemampuan sing luwih gedhe kanggo njupuk Nb oksida saka SL Nb2CTx dibandhingake karo SL Nb4C3TX MXene.
Nalika asil serapan Nb kita nyengsemaken lan ngidini kita kanggo ngenali degradasi MXene, ora ana cara kasedhiya kanggo trek owah-owahan morfologi gadhah nanoflakes 2D.Mula, kita uga mutusake kanggo ngembangake metode sing cocog sing bisa langsung nanggapi owah-owahan sing kedadeyan ing nanoflakes 2D Nb-MXene lan sel mikroalgae.Wigati dicathet yen kita nganggep yen spesies sing sesambungan ngalami transformasi, dekomposisi utawa defragmentasi, iki kudu cepet katon minangka owah-owahan ing paramèter wangun, kayata diameter area bunder sing padha, bunder, lebar Feret, utawa dawa Feret.Wiwit paramèter iki cocok kanggo njlèntrèhaké partikel elongated utawa nanoflakes loro-dimensi, nelusuri dening analisis wangun partikel dinamis bakal menehi informasi terkenal bab transformasi morfologis SL Nb-MXene nanoflakes sak abang.
Asil sing dipikolehi ditampilake ing Figure 6. Kanggo mbandhingake, kita uga nguji fase MAX asli lan ML-MXenes (pirsani Gambar SI S18 lan S19).Analisis dinamis saka wangun partikel nuduhake yen kabeh paramèter wangun loro Nb-MXene SLs diganti sacara signifikan sawise interaksi karo mikroalgae.Kaya sing dituduhake dening parameter diameter area bunder sing padha (Fig. 6a, b), nyuda intensitas puncak fraksi nanoflakes gedhe nuduhake yen padha cenderung bosok dadi pecahan sing luwih cilik.Ing anjir.6c, d nuduhake nyuda ing pucuk sing ana gandhengane karo ukuran transversal saka flakes (elongation saka nanoflakes), nuduhake transformasi nanoflakes 2D menyang wangun luwih partikel-kaya.Figure 6e-h nuduhake jembaré lan dawa Feret, mungguh.Jembar lan dawa feret minangka paramèter pelengkap lan mulane kudu dianggep bebarengan.Sawise inkubasi nanoflakes 2D Nb-MXene ing ngarsane microalgae, puncak korelasi Feret pindah lan intensitas mudhun.Adhedhasar asil kasebut ing kombinasi karo morfologi, XRF lan XPS, kita nyimpulake yen owah-owahan sing diamati ana hubungane banget karo oksidasi amarga MXene sing dioksidasi dadi luwih kerut lan pecah dadi pecahan lan partikel oksida bunder69,70.
Analisis transformasi MXene sawise interaksi karo mikroalga ijo.Analisis wangun partikel dinamis njupuk menyang akun paramèter kayata (a, b) diameteripun saka area bunder padha, (c, d) roundness, (e, f) jembaré Feret lan (g, h) dawa Feret.Kanggo tujuan iki, rong sampel mikroalga referensi dianalisis bebarengan karo SL Nb2CTx primer lan SL Nb4C3Tx MXenes, SL Nb2CTx lan SL Nb4C3Tx MXenes, mikroalga terdegradasi, lan mikroalga SL Nb2CTx lan SL Nb4C3Tx MXenes sing diolah.Panah abang nuduhake transisi saka paramèter wangun nanoflakes loro-dimensi sinau.
Wiwit analisis parameter wangun dipercaya banget, bisa uga nuduhake owah-owahan morfologis ing sel mikroalga.Mulane, kita analisa padha karo diameteripun bunder area, roundness, lan Feret jembaré / dawa sel microalgae murni lan sel sawise interaksi karo nanoflakes 2D Nb.Ing anjir.6a-h nuduhake owah-owahan ing paramèter wangun saka sel ganggang, minangka bukti dening nyuda ing intensitas puncak lan shift saka maksimum menyang nilai sing luwih dhuwur.Utamane, paramèter roundness sel nuduhake nyuda ing sel elongated lan nambah sel spherical (Fig. 6a, b).Kajaba iku, jembaré sel Feret tambah sawetara mikrometer sawise interaksi karo SL Nb2CTx MXene (Fig. 6e) dibandhingake karo SL Nb4C3TX MXene (Fig. 6f).Kita curiga manawa iki amarga penyerapan Nb oksida kanthi mikroalga nalika interaksi karo Nb2CTx SR.Lampiran serpihan Nb sing kurang kaku ing permukaan bisa nyebabake wutah sel kanthi efek shading minimal.
Pengamatan kita babagan owah-owahan ing paramèter saka wangun lan ukuran microalgae nglengkapi studi liyane.Mikroalga ijo bisa ngganti morfologi kanggo nanggepi stres lingkungan kanthi ngganti ukuran sel, wujud utawa metabolisme61.Contone, ngganti ukuran sel nggampangake panyerepan nutrisi71.Sel ganggang sing luwih cilik nuduhake penyerapan nutrisi sing luwih murah lan tingkat pertumbuhan sing ora apik.Kosok baline, sel sing luwih gedhe cenderung ngonsumsi nutrisi luwih akeh, sing banjur disimpen sacara intraselular72,73.Machado lan Soares nemokake yen triclosan fungisida bisa nambah ukuran sel.Dheweke uga nemokake owah-owahan gedhe ing wangun alga74.Kajaba iku, Yin et al.9 uga nuduhake owah-owahan morfologis ing ganggang sawise paparan nanokomposit graphene oxide suda.Mulane, cetha yen paramèter ukuran / wangun sing diowahi saka mikroalga disebabake anané MXene.Amarga owah-owahan ukuran lan wujud iki nuduhake owah-owahan ing penyerapan nutrisi, kita percaya yen analisis ukuran lan paramèter wangun saka wektu bisa nduduhake penyerapan niobium oksida dening mikroalga ing ngarsane Nb-MXenes.
Kajaba iku, MXenes bisa dioksidasi ing ngarsane ganggang.Dalai et al.75 mirsani yen morfologi ganggang ijo sing kapapar nano-TiO2 lan Al2O376 ora seragam.Sanajan pengamatan kita padha karo panliten iki, mung relevan kanggo sinau babagan efek bioremediasi ing babagan produk degradasi MXene ing ngarsane nanoflakes 2D lan ora nanopartikel.Wiwit MXenes bisa degradasi dadi oksida logam, 31,32,77,78 cukup kanggo nganggep yen nanoflakes Nb kita uga bisa mbentuk oksida Nb sawise sesambungan karo sel mikroalga.
Kanggo nerangake pengurangan nanoflakes 2D-Nb liwat mekanisme dekomposisi adhedhasar proses oksidasi, kita nganakake studi nggunakake mikroskop elektron transmisi resolusi dhuwur (HRTEM) (Gambar 7a, b) lan spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) (Gambar 7).7c-i lan tabel S4-5).Loro pendekatan kasebut cocog kanggo nyinaoni oksidasi bahan 2D lan nglengkapi siji liyane.HRTEM bisa nganalisa degradasi struktur lapisan rong dimensi lan katon nanopartikel oksida logam, dene XPS sensitif marang ikatan permukaan.Kanggo maksud iki, kita nguji nanoflakes 2D Nb-MXene sing diekstrak saka dispersi sel mikroalgae, yaiku, bentuke sawise interaksi karo sel mikroalgae (pirsani Gambar 7).
Gambar HRTEM nuduhake morfologi oksidasi (a) SL Nb2CTx lan (b) SL Nb4C3Tx MXenes, asil analisis XPS nuduhake (c) komposisi produk oksida sawise reduksi, (d–f) cocog puncak komponen spektrum XPS saka SL Nb2CTx lan (g– i) micro Nb4C3 didandani.
Pasinaon HRTEM dikonfirmasi oksidasi rong jinis nanoflakes Nb-MXene.Senajan nanoflakes nahan morfologi loro-dimensi kanggo sawetara ombone, oksidasi ngasilaken ing katon saka akeh nanopartikel nutupi lumahing nanoflakes MXene (ndeleng Fig. 7a, b).Analisis XPS saka sinyal c Nb 3d lan O 1s nuduhake yen Nb oksida dibentuk ing loro kasus kasebut.Kaya sing dituduhake ing Gambar 7c, 2D MXene Nb2CTx lan Nb4C3TX duwe sinyal Nb 3d sing nuduhake anané oksida NbO lan Nb2O5, dene sinyal O 1s nuduhake jumlah ikatan O-Nb sing digandhengake karo fungsionalisasi permukaan nanoflake 2D.Kita weruh yen kontribusi Nb oksida dominan dibandhingake karo Nb-C lan Nb3 + -O.
Ing anjir.Gambar 7g–i nuduhake spektrum XPS saka Nb 3d, C 1s, lan O 1s SL Nb2CTx (pirsani Fig. 7d–f) lan SL Nb4C3TX MXene sing diisolasi saka sel mikroalga.Rincian paramèter puncak Nb-MXenes kasedhiya ing Tabel S4-5.Kita pisanan nganalisa komposisi Nb 3d.Beda karo Nb sing diserap dening sel mikroalga, ing MXene sing diisolasi saka sel mikroalga, kajaba Nb2O5, komponen liyane ditemokake.Ing Nb2CTx SL, kita diamati kontribusi Nb3 + -O ing jumlah 15%, nalika liyane saka spektrum Nb 3d didominasi dening Nb2O5 (85%).Kajaba iku, sampel SL Nb4C3TX ngemot komponen Nb-C (9%) lan Nb2O5 (91%).Ing kene Nb-C asalé saka rong lapisan atom karbida logam ing Nb4C3Tx SR.Kita banjur map spektrum C 1s kanggo papat komponen beda, kita nindakake ing conto internalized.Kaya sing dikarepake, spektrum C 1s didominasi karbon grafit, disusul kontribusi saka partikel organik (CHx/CO lan C=O) saka sel mikroalga.Kajaba iku, ing spektrum O 1s, kita diamati kontribusi wangun organik sel mikroalgae, niobium oksida, lan banyu adsorbed.
Kajaba iku, kita nyelidiki manawa pembelahan Nb-MXenes digandhengake karo anané spesies oksigen reaktif (ROS) ing medium nutrisi lan / utawa sel mikroalga.Kanggo tujuan iki, kita nemtokake tingkat oksigen singlet (1O2) ing medium kultur lan glutathione intraselular, thiol sing tumindak minangka antioksidan ing mikroalga.Asil ditampilake ing SI (Angka S20 lan S21).Budaya karo SL Nb2CTx lan Nb4C3TX MXenes ditondoi dening jumlah suda 1O2 (pirsani Gambar S20).Ing kasus SL Nb2CTx, MXene 1O2 dikurangi nganti 83%.Kanggo kultur mikroalga nggunakake SL, Nb4C3TX 1O2 mudhun luwih akeh, dadi 73%.Apike, owah-owahan ing 1O2 nuduhake gaya sing padha karo efek inhibitory-stimulatory sing diamati sadurunge (pirsani Gambar 3).Bisa diarani yen inkubasi ing cahya padhang bisa ngowahi fotooksidasi.Nanging, asil analisis kontrol nuduhake tingkat meh konstan saka 1O2 sak eksperimen (Fig. S22).Ing kasus tingkat ROS intraselular, kita uga mirsani tren mudhun sing padha (pirsani Gambar S21).Kaping pisanan, tingkat ROS ing sel mikroalga sing dikultur ing ngarsane Nb2CTx lan Nb4C3Tx SLs ngluwihi tingkat sing ditemokake ing kultur mikroalga murni.Nanging, pungkasane, katon yen mikroalga kasebut adaptasi karo anané Nb-MXenes, amarga tingkat ROS mudhun dadi 85% lan 91% saka tingkat sing diukur ing kultur mikroalga murni sing diinokulasi karo SL Nb2CTx lan Nb4C3TX, masing-masing.Iki bisa uga nuduhake yen microalgae aran luwih nyaman liwat wektu ing ngarsane Nb-MXene saka ing medium nutrisi piyambak.
Mikroalga minangka klompok organisme fotosintetik sing maneka warna.Sajrone fotosintesis, padha ngowahi karbon dioksida (CO2) atmosfer dadi karbon organik.Hasil fotosintesis yaiku glukosa lan oksigen79.Kita curiga yen oksigen sing dibentuk nduweni peran kritis ing oksidasi Nb-MXenes.Salah sawijining panjelasan sing bisa ditindakake yaiku parameter aerasi diferensial dibentuk ing tekanan parsial oksigen sing kurang lan dhuwur ing njaba lan ing njero nanoflakes Nb-MXene.Iki tegese ing ngendi wae ana wilayah tekanan parsial oksigen sing beda-beda, wilayah kanthi tingkat paling ngisor bakal mbentuk anoda 80, 81, 82. Ing kene, mikroalga nyumbang kanggo nggawe sel aerasi sing beda-beda ing permukaan flakes MXene, sing ngasilake oksigen amarga sifat fotosintesis.Akibaté, produk biocorrosion (ing kasus iki, niobium oksida) dibentuk.Aspek liyane yaiku mikroalga bisa ngasilake asam organik sing dibebasake menyang banyu83,84.Mulane, lingkungan agresif dibentuk, saéngga ngganti Nb-MXenes.Kajaba iku, mikroalga bisa ngowahi pH lingkungan dadi basa amarga panyerepan karbon dioksida, sing uga bisa nyebabake korosi79.
Sing luwih penting, fotoperiode peteng / cahya sing digunakake ing panliten kita kritis kanggo mangerteni asil sing dipikolehi.Aspek iki diterangake kanthi rinci ing Djemai-Zoghlache et al.85 Dheweke sengaja nggunakake fotoperiode 12/12 jam kanggo nduduhake biocorrosion sing ana gandhengane karo biofouling dening mikroalga abang Porphyridium purpureum.Padha nuduhake yen photoperiod digandhengake karo évolusi saka potensial tanpa biocorrosion, manifested dhewe minangka osilasi pseudoperiodic watara 24:00.Pengamatan kasebut dikonfirmasi dening Dowling et al.86 Dheweke nuduhake biofilm fotosintetik cyanobacteria Anabaena.Oksigen larut dibentuk miturut aksi cahya, sing digandhengake karo owah-owahan utawa fluktuasi potensial biocorrosion gratis.Pentinge fotoperiode ditekanake kanthi kasunyatan manawa potensial bebas kanggo biocorrosion mundhak ing fase cahya lan suda ing fase peteng.Iki amarga oksigen sing diasilake dening mikroalga fotosintetik, sing mengaruhi reaksi katodik liwat tekanan parsial sing diasilake ing cedhak elektroda87.
Kajaba iku, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) ditindakake kanggo mangerteni yen ana owah-owahan ing komposisi kimia sel mikroalga sawise interaksi karo Nb-MXenes.Asil sing dipikolehi iki rumit lan kita tampilake ing SI (Gambar S23-S25, kalebu asil tahap MAX lan ML MXenes).Singkatnya, spektrum referensi mikroalga sing dipikolehi nyedhiyakake informasi penting babagan karakteristik kimia organisme kasebut.Getaran sing paling mungkin iki ana ing frekuensi 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.siji.1 1 (C–H) lan 3280 cm–1 (O–H).Kanggo SL Nb-MXenes, kita nemokake tandha peregangan ikatan CH sing konsisten karo panliten sadurunge38.Nanging, kita mirsani sawetara puncak tambahan sing ana gandhengane karo ikatan C = C lan CH ilang.Iki nuduhake yen komposisi kimia mikroalga bisa ngalami owah-owahan cilik amarga interaksi karo SL Nb-MXenes.
Nalika nimbang kemungkinan owah-owahan ing biokimia mikroalga, akumulasi oksida anorganik, kayata niobium oksida, kudu ditimbang maneh59.Iku melu ing uptake logam dening lumahing sel, transportasi menyang sitoplasma, asosiasi karo gugus karboksil intraselular, lan akumulasi ing microalgae polyphosphosomes20,88,89,90.Kajaba iku, hubungan antara mikroalga lan logam dijaga dening gugus fungsi sel.Mulane, panyerepan uga gumantung ing kimia lumahing microalgae, kang cukup Komplek9,91.Umumé, kaya sing dikarepake, komposisi kimia mikroalga ijo rada owah amarga panyerepan Nb oksida.
Sing nggumunake, inhibisi awal mikroalga sing diamati bisa dibalik saka wektu.Kaya sing diamati, mikroalga ngatasi owah-owahan lingkungan awal lan pungkasane bali menyang tingkat pertumbuhan normal lan malah tambah.Studi babagan potensial zeta nuduhake stabilitas sing dhuwur nalika dilebokake ing media nutrisi.Mangkono, interaksi lumahing antarane sel microalgae lan nanoflakes Nb-MXene wis maintained saindhenging nyobi abang.Ing analisis luwih lanjut, kita ngringkes mekanisme utama tumindak sing ndasari prilaku mikroalga sing luar biasa iki.
Pengamatan SEM nuduhake yen mikroalga cenderung nempel ing Nb-MXenes.Nggunakake analisis gambar dinamis, kita konfirmasi sing efek iki ndadékaké kanggo transformasi saka loro-dimensi nanoflakes Nb-MXene menyang partikel luwih bundher, mangkono nuduhake yen bosok nanoflakes digandhengake karo oksidasi.Kanggo nguji hipotesis kita, kita nganakake seri pasinaon materi lan biokimia.Sawise dites, nanoflakes mboko sithik dioksidasi lan diurai dadi produk NbO lan Nb2O5, sing ora nyebabake ancaman kanggo mikroalga ijo.Nggunakake pengamatan FTIR, kita ora nemokake owah-owahan sing signifikan ing komposisi kimia mikroalga sing diinkubasi ing ngarsane nanoflakes 2D Nb-MXene.Nganggep kamungkinan nyerep niobium oksida dening mikroalga, kita nindakake analisis fluoresensi sinar-X.Asil kasebut kanthi jelas nuduhake yen mikroalga sing diteliti mangan oksida niobium (NbO lan Nb2O5), sing ora beracun kanggo mikroalga sing diteliti.