ຂອບໃຈທີ່ທ່ານເຂົ້າມາຢ້ຽມຊົມ Nature.com. ທ່ານກຳລັງໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບລຸ້ນທີ່ມີການຮອງຮັບ CSS ທີ່ຈຳກັດ. ເພື່ອປະສົບການທີ່ດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບທີ່ອັບເດດແລ້ວ (ຫຼື ປິດໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer). ໃນລະຫວ່າງນີ້, ເພື່ອຮັບປະກັນການຮອງຮັບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາຈະສະແດງຜົນເວັບໄຊທ໌ໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບ ແລະ JavaScript.
ສະແດງຮູບໝູນໝູນຂອງສາມສະໄລ້ພ້ອມກັນ. ໃຊ້ປຸ່ມກ່ອນໜ້າ ແລະ ຕໍ່ໄປເພື່ອເລື່ອນຜ່ານສາມສະໄລ້ໃນເວລາດຽວກັນ, ຫຼືໃຊ້ປຸ່ມຕົວເລື່ອນຢູ່ທ້າຍເພື່ອເລື່ອນຜ່ານສາມສະໄລ້ໃນເວລາດຽວກັນ.
ການພັດທະນາຢ່າງໄວວາຂອງເທັກໂນໂລຢີນາໂນ ແລະ ການເຊື່ອມໂຍງເຂົ້າໃນການນຳໃຊ້ປະຈຳວັນສາມາດເປັນໄພຂົ່ມຂູ່ຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມໄດ້. ໃນຂະນະທີ່ວິທີການສີຂຽວສຳລັບການເຊື່ອມໂຊມຂອງສານປົນເປື້ອນອິນຊີໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຢ່າງດີ, ການຟື້ນຕົວຂອງສານປົນເປື້ອນຜລຶກອະນົງຄະທາດແມ່ນເປັນທີ່ໜ້າເປັນຫ່ວງຫຼາຍເນື່ອງຈາກຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່າຕໍ່ການຫັນປ່ຽນທາງຊີວະພາບ ແລະ ການຂາດຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການພົວພັນກັບພື້ນຜິວວັດສະດຸກັບສິ່ງມີຊີວິດທາງຊີວະພາບ. ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາໃຊ້ຮູບແບບ MXenes ອະນົງຄະທາດ 2D ທີ່ອີງໃສ່ Nb ລວມກັບວິທີການວິເຄາະພາລາມິເຕີຮູບຮ່າງງ່າຍໆເພື່ອຕິດຕາມກົນໄກການຟື້ນຟູທາງຊີວະພາບຂອງວັດສະດຸນາໂນເຊລາມິກ 2D ໂດຍສາຫຼ່າຍສີຂຽວ Raphidocelis subcapitata. ພວກເຮົາພົບວ່າສາຫຼ່າຍຍ່ອຍສະຫຼາຍ MXenes ທີ່ອີງໃສ່ Nb ເນື່ອງຈາກປະຕິກິລິຍາທາງກາຍະພາບ-ເຄມີທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພື້ນຜິວ. ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ເກັດນາໂນ MXene ຊັ້ນດຽວ ແລະ ຫຼາຍຊັ້ນໄດ້ຕິດກັບພື້ນຜິວຂອງສາຫຼ່າຍ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການເຕີບໂຕຂອງສາຫຼ່າຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອມີການພົວພັນກັບພື້ນຜິວເປັນເວລາດົນ, ສາຫຼ່າຍໄດ້ຜຸພັງເກັດນາໂນ MXene ແລະ ຍ່ອຍສະຫຼາຍພວກມັນອອກເປັນ NbO ແລະ Nb2O5. ເນື່ອງຈາກວ່າອົກໄຊເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ເປັນພິດຕໍ່ຈຸລັງຈຸລະພາກ, ພວກມັນກິນອະນຸພາກ Nb ອົກໄຊໂດຍກົນໄກການດູດຊຶມທີ່ຟື້ນຟູຈຸລະພາກຫຼັງຈາກການບຳບັດນ້ຳ 72 ຊົ່ວໂມງ. ຜົນກະທົບຂອງສານອາຫານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການດູດຊຶມຍັງສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນໃນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງປະລິມານຈຸລັງ, ຮູບຮ່າງລຽບນຽນຂອງມັນ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງອັດຕາການເຕີບໂຕ. ອີງຕາມການຄົ້ນພົບເຫຼົ່ານີ້, ພວກເຮົາສະຫຼຸບໄດ້ວ່າການມີ MXenes ທີ່ອີງໃສ່ Nb ໃນໄລຍະສັ້ນ ແລະ ໄລຍະຍາວໃນລະບົບນິເວດນ້ຳຈືດອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມພຽງເລັກນ້ອຍເທົ່ານັ້ນ. ເປັນທີ່ໜ້າສັງເກດວ່າ, ການໃຊ້ວັດສະດຸນາໂນສອງມິຕິເປັນລະບົບແບບຈຳລອງ, ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຕິດຕາມການຫັນປ່ຽນຮູບຮ່າງເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນວັດສະດຸທີ່ມີເມັດລະອຽດ. ໂດຍລວມແລ້ວ, ການສຶກສານີ້ຕອບຄຳຖາມພື້ນຖານທີ່ສຳຄັນກ່ຽວກັບຂະບວນການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການພົວພັນດ້ານໜ້າດິນທີ່ຂັບເຄື່ອນກົນໄກການຟື້ນຟູຊີວະພາບຂອງວັດສະດຸນາໂນ 2D ແລະ ໃຫ້ພື້ນຖານສຳລັບການສຶກສາໄລຍະສັ້ນ ແລະ ໄລຍະຍາວຕື່ມອີກກ່ຽວກັບຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມຂອງວັດສະດຸນາໂນຜລຶກອະນົງຄະທາດ.
ວັດສະດຸນາໂນໄດ້ສ້າງຄວາມສົນໃຈຫຼາຍນັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນພົບຂອງມັນ, ແລະເຕັກໂນໂລຊີນາໂນຕ່າງໆໄດ້ເຂົ້າສູ່ໄລຍະທີ່ທັນສະໄໝບໍ່ດົນມານີ້1. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ການປະສົມປະສານຂອງວັດສະດຸນາໂນເຂົ້າໃນການນໍາໃຊ້ປະຈໍາວັນສາມາດນໍາໄປສູ່ການປ່ອຍອອກໂດຍບັງເອີນເນື່ອງຈາກການກໍາຈັດທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງ, ການຈັດການທີ່ບໍ່ລະມັດລະວັງ, ຫຼືໂຄງສ້າງພື້ນຖານຄວາມປອດໄພທີ່ບໍ່ພຽງພໍ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນເຫດຜົນທີ່ຈະສົມມຸດວ່າວັດສະດຸນາໂນ, ລວມທັງວັດສະດຸນາໂນສອງມິຕິ (2D), ສາມາດຖືກປ່ອຍອອກສູ່ສະພາບແວດລ້ອມທໍາມະຊາດ, ພຶດຕິກໍາແລະກິດຈະກໍາທາງຊີວະພາບຂອງມັນຍັງບໍ່ທັນເຂົ້າໃຈຢ່າງເຕັມສ່ວນ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນບໍ່ແປກໃຈທີ່ຄວາມກັງວົນກ່ຽວກັບຄວາມເປັນພິດຕໍ່ລະບົບນິເວດໄດ້ສຸມໃສ່ຄວາມສາມາດຂອງວັດສະດຸນາໂນ 2D ໃນການຊຶມເຂົ້າໄປໃນລະບົບນ້ໍາ2,3,4,5,6. ໃນລະບົບນິເວດເຫຼົ່ານີ້, ວັດສະດຸນາໂນ 2D ບາງຊະນິດສາມາດພົວພັນກັບສິ່ງມີຊີວິດຕ່າງໆໃນລະດັບໂພຊະນາການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ລວມທັງຈຸລະພາກ.
ສາຫຼ່າຍຈຸນລະພາກແມ່ນສິ່ງມີຊີວິດດັ້ງເດີມທີ່ພົບຕາມທຳມະຊາດໃນລະບົບນິເວດນ້ຳຈືດ ແລະ ທະເລ ເຊິ່ງຜະລິດຜະລິດຕະພັນເຄມີຫຼາກຫຼາຍຊະນິດຜ່ານການສັງເຄາະແສງ7. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກມັນຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ລະບົບນິເວດທາງນ້ຳ8,9,10,11,12 ແຕ່ຍັງມີຄວາມອ່ອນໄຫວ, ລາຄາບໍ່ແພງ ແລະ ເປັນຕົວຊີ້ບອກຄວາມເປັນພິດຕໍ່ລະບົບນິເວດທີ່ນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ13,14. ເນື່ອງຈາກຈຸລັງສາຫຼ່າຍຈຸນລະພາກມີຈຳນວນພັນຢ່າງໄວວາ ແລະ ຕອບສະໜອງໄດ້ໄວຕໍ່ກັບສານປະກອບຕ່າງໆ, ພວກມັນຈຶ່ງມີຄວາມຫວັງສຳລັບການພັດທະນາວິທີການທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມໃນການປິ່ນປົວນ້ຳທີ່ປົນເປື້ອນດ້ວຍສານອິນຊີ15,16.
ຈຸລັງສາຫຼ່າຍສາມາດກຳຈັດໄອອອນອະນົງຄະທາດອອກຈາກນ້ຳຜ່ານການດູດຊຶມທາງຊີວະພາບ ແລະ ການສະສົມ17,18. ສາຫຼ່າຍບາງຊະນິດເຊັ່ນ: Chlorella, Anabaena invar, Westiellopsis prolifica, Stigeoclonium tenue ແລະ Synechococcus sp. ມັນໄດ້ຖືກພົບເຫັນວ່າບັນຈຸ ແລະ ແມ່ນແຕ່ບຳລຸງລ້ຽງໄອອອນໂລຫະທີ່ເປັນພິດເຊັ່ນ: Fe2+, Cu2+, Zn2+ ແລະ Mn2+19. ການສຶກສາອື່ນໆໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໄອອອນ Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ຫຼື Pb2+ ຈຳກັດການເຕີບໂຕຂອງ Scenedesmus ໂດຍການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງຂອງຈຸລັງ ແລະ ທຳລາຍ chloroplasts ຂອງມັນ20,21.
ວິທີການສີຂຽວສຳລັບການຍ່ອຍສະຫຼາຍມົນລະພິດອິນຊີ ແລະ ການກຳຈັດໄອອອນໂລຫະໜັກໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຂອງນັກວິທະຍາສາດ ແລະ ວິສະວະກອນທົ່ວໂລກ. ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນຄວາມຈິງທີ່ວ່າມົນລະພິດເຫຼົ່ານີ້ສາມາດປຸງແຕ່ງໄດ້ງ່າຍໃນໄລຍະຂອງແຫຼວ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມົນລະພິດຜລຶກອະນົງຄະທາດມີລັກສະນະໂດຍການລະລາຍໃນນ້ຳຕໍ່າ ແລະ ຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່າຕໍ່ການຫັນປ່ຽນທາງຊີວະພາບຕ່າງໆ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນການແກ້ໄຂ, ແລະ ມີຄວາມຄືບໜ້າໜ້ອຍໃນພື້ນທີ່ນີ້22,23,24,25,26. ດັ່ງນັ້ນ, ການຄົ້ນຫາວິທີແກ້ໄຂທີ່ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມສຳລັບການສ້ອມແປງວັດສະດຸນາໂນຍັງຄົງເປັນພື້ນທີ່ທີ່ສັບສົນ ແລະ ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ສຳຫຼວດ. ເນື່ອງຈາກລະດັບຄວາມບໍ່ແນ່ນອນສູງກ່ຽວກັບຜົນກະທົບຂອງການຫັນປ່ຽນທາງຊີວະພາບຂອງວັດສະດຸນາໂນ 2D, ບໍ່ມີວິທີທີ່ງ່າຍທີ່ຈະຊອກຫາເສັ້ນທາງທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງການເຊື່ອມໂຊມຂອງພວກມັນໃນລະຫວ່າງການຫຼຸດຜ່ອນ.
ໃນການສຶກສາຄັ້ງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ຈຸລະພາກສີຂຽວເປັນຕົວແທນການຟື້ນຕົວທາງຊີວະພາບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສຳລັບວັດສະດຸເຊລາມິກອະນົງຄະທາດ, ບວກກັບການຕິດຕາມກວດກາໃນຕົວຂອງຂະບວນການເຊື່ອມໂຊມຂອງ MXene ເປັນຕົວແທນຂອງວັດສະດຸເຊລາມິກອະນົງຄະທາດ. ຄຳວ່າ "MXene" ສະທ້ອນເຖິງ stoichiometry ຂອງວັດສະດຸ Mn+1XnTx, ບ່ອນທີ່ M ເປັນໂລຫະປະສົມຕົ້ນໆ, X ແມ່ນຄາບອນ ແລະ/ຫຼື ໄນໂຕຣເຈນ, Tx ເປັນຕົວສິ້ນສຸດພື້ນຜິວ (ເຊັ່ນ: -OH, -F, -Cl), ແລະ n = 1, 2, 3 ຫຼື 427.28. ນັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນພົບ MXenes ໂດຍ Naguib et al. ວິທະຍາສາດການຮັບຮູ້, ການປິ່ນປົວມະເຮັງ ແລະ ການກັ່ນຕອງເຍື່ອ 27,29,30. ນອກຈາກນັ້ນ, MXenes ສາມາດຖືກພິຈາລະນາເປັນລະບົບຕົວແບບ 2D ເນື່ອງຈາກຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງຄໍລອຍດອຍທີ່ດີເລີດ ແລະ ການພົວພັນທາງຊີວະພາບທີ່ເປັນໄປໄດ້ 31,32,33,34,35,36.
ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການທີ່ພັດທະນາຂຶ້ນໃນບົດຄວາມນີ້ ແລະ ສົມມຸດຕິຖານການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຮົາແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1. ອີງຕາມສົມມຸດຕິຖານນີ້, ສາຫຼ່າຍຈຸນລະພາກຍ່ອຍສະຫຼາຍ MXenes ທີ່ມີ Nb ເປັນສານປະກອບທີ່ບໍ່ເປັນພິດ ເນື່ອງຈາກປະຕິກິລິຍາທາງຟີຊິກ-ເຄມີທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພື້ນຜິວ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ສາຫຼ່າຍຟື້ນຕົວໄດ້ຕື່ມອີກ. ເພື່ອທົດສອບສົມມຸດຕິຖານນີ້, ສະມາຊິກສອງຄົນໃນຄອບຄົວຂອງຄາໄບ ແລະ/ຫຼື ໄນໄຕຣດ (MXenes) ໂລຫະປະສົມທີ່ມີ niobium ໃນຕອນຕົ້ນ, ຄື Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX, ໄດ້ຖືກຄັດເລືອກ.
ວິທີການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ສົມມຸດຕິຖານທີ່ອີງໃສ່ຫຼັກຖານສຳລັບການຟື້ນຟູ MXene ໂດຍສາຫຼ່າຍສີຂຽວ Raphidocelis subcapitata. ກະລຸນາຮັບຊາບວ່ານີ້ເປັນພຽງການສະແດງແບບແຜນຂອງການສົມມຸດຕິຖານທີ່ອີງໃສ່ຫຼັກຖານ. ສະພາບແວດລ້ອມຂອງທະເລສາບແຕກຕ່າງກັນໃນສານອາຫານທີ່ໃຊ້ ແລະ ເງື່ອນໄຂຕ່າງໆ (ເຊັ່ນ: ວົງຈອນປະຈຳວັນ ແລະ ຂໍ້ຈຳກັດໃນສານອາຫານທີ່ຈຳເປັນທີ່ມີຢູ່). ສ້າງດ້ວຍ BioRender.com.
ດັ່ງນັ້ນ, ໂດຍການໃຊ້ MXene ເປັນລະບົບແບບຈຳລອງ, ພວກເຮົາໄດ້ເປີດປະຕູສູ່ການສຶກສາຜົນກະທົບທາງຊີວະພາບຕ່າງໆທີ່ບໍ່ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ດ້ວຍວັດສະດຸນາໂນທຳມະດາອື່ນໆ. ໂດຍສະເພາະ, ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຟື້ນຟູທາງຊີວະພາບຂອງວັດສະດຸນາໂນສອງມິຕິ, ເຊັ່ນ MXenes ທີ່ອີງໃສ່ໄນໂອເບຍ, ໂດຍຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍ Raphidocelis subcapitata. ຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍສາມາດຍ່ອຍສະຫຼາຍ Nb-MXenes ໃຫ້ກາຍເປັນອົກໄຊທີ່ບໍ່ເປັນພິດ NbO ແລະ Nb2O5, ເຊິ່ງຍັງໃຫ້ສານອາຫານຜ່ານກົນໄກການດູດຊຶມໄນໂອເບຍ. ໂດຍລວມແລ້ວ, ການສຶກສານີ້ຕອບຄຳຖາມພື້ນຖານທີ່ສຳຄັນກ່ຽວກັບຂະບວນການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການພົວພັນທາງຟີຊິກ-ເຄມີຂອງພື້ນຜິວທີ່ຄວບຄຸມກົນໄກຂອງການຟື້ນຟູທາງຊີວະພາບຂອງວັດສະດຸນາໂນສອງມິຕິ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາກຳລັງພັດທະນາວິທີການທີ່ອີງໃສ່ພາລາມິເຕີຮູບຮ່າງງ່າຍໆສຳລັບການຕິດຕາມການປ່ຽນແປງທີ່ລະອຽດອ່ອນໃນຮູບຮ່າງຂອງວັດສະດຸນາໂນ 2D. ສິ່ງນີ້ກະຕຸ້ນການຄົ້ນຄວ້າໄລຍະສັ້ນ ແລະ ໄລຍະຍາວຕື່ມອີກກ່ຽວກັບຜົນກະທົບດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມຕ່າງໆຂອງວັດສະດຸນາໂນຜລຶກອະນົງຄະທາດ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສຶກສາຂອງພວກເຮົາເພີ່ມຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບການພົວພັນລະຫວ່າງພື້ນຜິວວັດສະດຸ ແລະ ວັດສະດຸທາງຊີວະພາບ. ພວກເຮົາຍັງສະໜອງພື້ນຖານສຳລັບການສຶກສາໄລຍະສັ້ນ ແລະ ໄລຍະຍາວທີ່ຂະຫຍາຍອອກໄປກ່ຽວກັບຜົນກະທົບທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນຂອງພວກມັນຕໍ່ລະບົບນິເວດນ້ຳຈືດ, ເຊິ່ງປະຈຸບັນສາມາດກວດສອບໄດ້ງ່າຍ.
MXenes ເປັນຕົວແທນຂອງຊັ້ນວັດສະດຸທີ່ໜ້າສົນໃຈທີ່ມີຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ ແລະ ເຄມີທີ່ເປັນເອກະລັກ ແລະ ໜ້າສົນໃຈ ແລະ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງມີການນຳໃຊ້ທີ່ມີທ່າແຮງຫຼາຍຢ່າງ. ຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບ stoichiometry ແລະ ເຄມີພື້ນຜິວຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນການສຶກສາຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາໄດ້ສືບສວນສອງປະເພດຂອງ MXenes ຊັ້ນດຽວ (SL) ທີ່ອີງໃສ່ Nb, Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX, ເນື່ອງຈາກຜົນກະທົບທາງຊີວະພາບທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸ nano ເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້. MXenes ແມ່ນຜະລິດຈາກວັດສະດຸເລີ່ມຕົ້ນຂອງມັນໂດຍການແກະສະຫຼັກແບບເລືອກຈາກເທິງລົງລຸ່ມຂອງຊັ້ນ MAX-phase A-layers ບາງໆທີ່ເປັນອະຕອມ. ໄລຍະ MAX ແມ່ນເຊລາມິກສາມຊັ້ນທີ່ປະກອບດ້ວຍບລັອກ "ຜູກມັດ" ຂອງຄາໄບໂລຫະຫັນປ່ຽນ ແລະ ຊັ້ນບາງໆຂອງອົງປະກອບ "A" ເຊັ່ນ Al, Si, ແລະ Sn ດ້ວຍ stoichiometry MnAXn-1. ຮູບຮ່າງຂອງໄລຍະ MAX ເບື້ອງຕົ້ນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນໂດຍກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສະແກນ (SEM) ແລະ ສອດຄ່ອງກັບການສຶກສາກ່ອນໜ້ານີ້ (ເບິ່ງຂໍ້ມູນເພີ່ມເຕີມ, SI, ຮູບ S1). Nb-MXene ຫຼາຍຊັ້ນ (ML) ໄດ້ຮັບຫຼັງຈາກການເອົາຊັ້ນ Al ອອກດ້ວຍ HF 48% (ກົດໄຮໂດຣຟລູອໍຣິກ). ຮູບຮ່າງຂອງ ML-Nb2CTx ແລະ ML-Nb4C3TX ໄດ້ຖືກກວດສອບໂດຍກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສະແກນ (SEM) (ຮູບ S1c ແລະ S1d ຕາມລໍາດັບ) ແລະ ຮູບຮ່າງ MXene ຊັ້ນທົ່ວໄປໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນ, ຄ້າຍຄືກັບ nanoflakes ສອງມິຕິທີ່ຜ່ານຮອຍແຕກຄ້າຍຄືຮູຂຸມຂົນຍາວ. Nb-MXenes ທັງສອງມີຫຼາຍຢ່າງທີ່ຄ້າຍຄືກັນກັບໄລຍະ MXene ທີ່ສັງເຄາະກ່ອນໜ້ານີ້ໂດຍການກັດກົດ27,38. ຫຼັງຈາກຢືນຢັນໂຄງສ້າງຂອງ MXene, ພວກເຮົາໄດ້ວາງຊັ້ນມັນໂດຍການໃສ່ tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) ຕາມດ້ວຍການລ້າງ ແລະ sonication, ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາໄດ້ຮັບ nanoflakes 2D Nb-MXene ຊັ້ນດຽວ ຫຼື ຊັ້ນຕ່ຳ (SL).
ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນສົ່ງຜ່ານທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ (HRTEM) ແລະ ການກະຈາຍລັງສີເອັກສ໌ (XRD) ເພື່ອທົດສອບປະສິດທິພາບຂອງການແກະສະຫຼັກ ແລະ ການປອກເປືອກຕື່ມອີກ. ຜົນໄດ້ຮັບ HRTEM ທີ່ປະມວນຜົນໂດຍໃຊ້ການຫັນປ່ຽນຟູຣຽໄວແບບປີ້ນກັບກັນ (IFFT) ແລະ ການຫັນປ່ຽນຟູຣຽໄວ (FFT) ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2. ເກັດນາໂນ Nb-MXene ໄດ້ຖືກປັບຂອບຂຶ້ນເພື່ອກວດສອບໂຄງສ້າງຂອງຊັ້ນອະຕອມ ແລະ ວັດແທກໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງລະນາບ. ຮູບພາບ HRTEM ຂອງເກັດນາໂນ MXene Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX ເປີດເຜີຍລັກສະນະຊັ້ນບາງໆຂອງອະຕອມ (ເບິ່ງຮູບທີ 2a1, a2), ດັ່ງທີ່ໄດ້ລາຍງານມາກ່ອນໂດຍ Naguib et al.27 ແລະ Jastrzębska et al.38. ສຳລັບສອງຊັ້ນໂມໂນ Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx ທີ່ຢູ່ຕິດກັນ, ພວກເຮົາໄດ້ກຳນົດໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຊັ້ນ 0.74 ແລະ 1.54 nm, ຕາມລຳດັບ (ຮູບທີ 2b1,b2), ເຊິ່ງຍັງສອດຄ່ອງກັບຜົນໄດ້ຮັບກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ38. ສິ່ງນີ້ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນຕື່ມອີກໂດຍການຫັນປ່ຽນຟູຣຽແບບປີ້ນກັບໄວ (ຮູບທີ 2c1, c2) ແລະ ການຫັນປ່ຽນຟູຣຽແບບໄວ (ຮູບທີ 2d1, d2) ສະແດງໃຫ້ເຫັນໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຊັ້ນດຽວຂອງ Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx. ຮູບພາບສະແດງໃຫ້ເຫັນການສະຫຼັບກັນຂອງແຖບແສງ ແລະ ແຖບມືດທີ່ສອດຄ້ອງກັບອະຕອມໄນໂອເບຍ ແລະ ຄາບອນ, ເຊິ່ງຢືນຢັນລັກສະນະຊັ້ນຂອງ MXenes ທີ່ໄດ້ສຶກສາ. ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຄວນສັງເກດວ່າສະເປກຕຣຳລັງສີເອັກສ໌ກະຈາຍພະລັງງານ (EDX) ທີ່ໄດ້ຮັບສຳລັບ Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx (ຮູບ S2a ແລະ S2b) ບໍ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງໄລຍະ MAX ເດີມ, ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດຂອງ Al ຖືກກວດພົບ.
ລັກສະນະຂອງ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx nanoflakes MXene, ລວມທັງ (ກ) ການຖ່າຍພາບ 2D nanoflake ດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນຄວາມລະອຽດສູງ (HRTEM) ແລະຮູບແບບຄວາມເຂັ້ມທີ່ສອດຄ້ອງກັນ, (ຂ) ຮູບແບບຄວາມເຂັ້ມ, (ຄ) ການຫັນປ່ຽນຟູຣຽໄວແບບປີ້ນກັບ (IFFT), (ງ) ການຫັນປ່ຽນຟູຣຽໄວ (FFT), (ຈ) ຮູບແບບລັງສີເອັກສ໌ Nb-MXenes. ສຳລັບ SL 2D Nb2CTx, ຕົວເລກສະແດງເປັນ (a1, b1, c1, d1, e1). ສຳລັບ SL 2D Nb4C3Tx, ຕົວເລກສະແດງເປັນ (a2, b2, c2, d2, e1).
ການວັດແທກການຫັກເຫຂອງລັງສີເອັກສ໌ຂອງ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx MXenes ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2e1 ແລະ e2 ຕາມລຳດັບ. ຈຸດສູງສຸດ (002) ທີ່ 4.31 ແລະ 4.32 ສອດຄ່ອງກັບຊັ້ນ MXenes Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX38,39,40,41 ທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນໜ້ານີ້ຕາມລຳດັບ. ຜົນໄດ້ຮັບ XRD ຍັງຊີ້ບອກເຖິງການມີໂຄງສ້າງ ML ທີ່ຍັງເຫຼືອຢູ່ ແລະ ໄລຍະ MAX, ແຕ່ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຮູບແບບ XRD ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ SL Nb4C3Tx (ຮູບທີ 2e2). ການມີອະນຸພາກຂະໜາດນ້ອຍກວ່າຂອງໄລຍະ MAX ອາດຈະອະທິບາຍເຖິງຈຸດສູງສຸດ MAX ທີ່ແຂງແຮງກວ່າເມື່ອທຽບກັບຊັ້ນ Nb4C3Tx ທີ່ວາງຊ້ອນກັນແບບສຸ່ມ.
ການຄົ້ນຄວ້າຕື່ມອີກໄດ້ສຸມໃສ່ຈຸລະພາກສີຂຽວທີ່ເປັນຂອງຊະນິດ R. subcapitata. ພວກເຮົາໄດ້ເລືອກຈຸລະພາກເພາະວ່າພວກມັນເປັນຜູ້ຜະລິດທີ່ສຳຄັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຕ່ອງໂສ້ອາຫານທີ່ສຳຄັນ42. ພວກມັນຍັງເປັນໜຶ່ງໃນຕົວຊີ້ບອກທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງຄວາມເປັນພິດເນື່ອງຈາກຄວາມສາມາດໃນການກຳຈັດສານພິດທີ່ຖືກສົ່ງໄປສູ່ລະດັບທີ່ສູງຂຶ້ນຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອາຫານ43. ນອກຈາກນັ້ນ, ການຄົ້ນຄວ້າກ່ຽວກັບ R. subcapitata ອາດຈະເຮັດໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມເປັນພິດໂດຍບັງເອີນຂອງ SL Nb-MXenes ຕໍ່ຈຸລິນຊີນ້ຳຈືດທົ່ວໄປ. ເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນສິ່ງນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສົມມຸດຕິຖານວ່າຈຸລິນຊີແຕ່ລະຊະນິດມີຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ແຕກຕ່າງກັນຕໍ່ກັບສານປະກອບທີ່ເປັນພິດທີ່ມີຢູ່ໃນສິ່ງແວດລ້ອມ. ສຳລັບສິ່ງມີຊີວິດສ່ວນໃຫຍ່, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕ່ຳຂອງສານບໍ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການເຕີບໂຕຂອງພວກມັນ, ໃນຂະນະທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງກວ່າຂີດຈຳກັດທີ່ແນ່ນອນສາມາດຍັບຍັ້ງພວກມັນ ຫຼື ແມ່ນແຕ່ເຮັດໃຫ້ຕາຍໄດ້. ດັ່ງນັ້ນ, ສຳລັບການສຶກສາຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບການພົວພັນພື້ນຜິວລະຫວ່າງຈຸລະພາກ ແລະ MXenes ແລະ ການຟື້ນຟູທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ພວກເຮົາໄດ້ຕັດສິນໃຈທົດສອບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ບໍ່ເປັນອັນຕະລາຍ ແລະ ເປັນພິດຂອງ Nb-MXenes. ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ທົດສອບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ 0 (ເປັນເອກະສານອ້າງອີງ), 0.01, 0.1 ແລະ 10 ມກ ຕໍ່ລິດ (1 ມກ ຕໍ່ລິດ) ຂອງ MXene ແລະ ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ທົດສອບຈຸລະພາກທີ່ຕິດເຊື້ອທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງຫຼາຍຂອງ MXene (100 ມກ ຕໍ່ລິດ) ຂອງ MXene, ເຊິ່ງສາມາດຮ້າຍແຮງ ແລະ ເຖິງຕາຍໄດ້. ສຳລັບສະພາບແວດລ້ອມທາງຊີວະພາບໃດໆ.
ຜົນກະທົບຂອງ SL Nb-MXenes ຕໍ່ຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3, ເຊິ່ງສະແດງອອກເປັນເປີເຊັນຂອງການສົ່ງເສີມການຈະເລີນເຕີບໂຕ (+) ຫຼື ການຍັບຍັ້ງ (-) ທີ່ວັດແທກສຳລັບຕົວຢ່າງ 0 mg l-1. ສຳລັບການປຽບທຽບ, ໄລຍະ Nb-MAX ແລະ ML Nb-MXenes ກໍ່ໄດ້ຖືກທົດສອບເຊັ່ນກັນ ແລະ ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນ SI (ເບິ່ງຮູບ S3). ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບຢືນຢັນວ່າ SL Nb-MXenes ເກືອບບໍ່ມີຄວາມເປັນພິດເລີຍໃນລະດັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕ່ຳຕັ້ງແຕ່ 0.01 ຫາ 10 mg/l, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3a,b. ໃນກໍລະນີຂອງ Nb2CTx, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນຄວາມເປັນພິດຕໍ່ລະບົບນິເວດບໍ່ເກີນ 5% ໃນລະດັບທີ່ກຳນົດໄວ້.
ການກະຕຸ້ນ (+) ຫຼື ການຍັບຍັ້ງ (-) ການເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກໃນທີ່ປະທັບຂອງ SL (a) Nb2CTx ແລະ (b) Nb4C3TX MXene. ການພົວພັນລະຫວ່າງ MXene ແລະຈຸລະພາກ 24, 48 ແລະ 72 ຊົ່ວໂມງໄດ້ຖືກວິເຄາະ. ຂໍ້ມູນທີ່ສຳຄັນ (t-test, p < 0.05) ຖືກໝາຍດ້ວຍເຄື່ອງໝາຍດາວ (*). ຂໍ້ມູນທີ່ສຳຄັນ (t-test, p < 0.05) ຖືກໝາຍດ້ວຍເຄື່ອງໝາຍດາວ (*). Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). ຂໍ້ມູນທີ່ສຳຄັນ (t-test, p < 0.05) ຖືກໝາຍດ້ວຍເຄື່ອງໝາຍດາວ (*).重要数据（t 检验，p < 0.05）用星号(*) 标记.重要数据（t 检验，p < 0.05）用星号(*) 标记. Важные данные (t-test, p < 0,05) отмечены звездочкой (*). ຂໍ້ມູນສຳຄັນ (t-test, p < 0.05) ມີເຄື່ອງໝາຍດາວ (*) ໝາຍໄວ້.ລູກສອນສີແດງຊີ້ບອກເຖິງການຍົກເລີກການກະຕຸ້ນຍັບຍັ້ງ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕ່ຳຂອງ Nb4C3TX ປາກົດວ່າມີພິດຫຼາຍກວ່າເລັກນ້ອຍ, ແຕ່ບໍ່ສູງກວ່າ 7%. ຕາມທີ່ຄາດໄວ້, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າ MXenes ມີຄວາມເປັນພິດສູງກວ່າ ແລະ ການຍັບຍັ້ງການເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກທີ່ 100 ມກ L-1. ໜ້າສົນໃຈ, ບໍ່ມີວັດສະດຸໃດສະແດງໃຫ້ເຫັນແນວໂນ້ມ ແລະ ການເພິ່ງພາອາໄສເວລາດຽວກັນຂອງຜົນກະທົບທີ່ເປັນພິດ/ເປັນພິດເມື່ອທຽບກັບຕົວຢ່າງ MAX ຫຼື ML (ເບິ່ງ SI ສຳລັບລາຍລະອຽດ). ໃນຂະນະທີ່ສຳລັບໄລຍະ MAX (ເບິ່ງຮູບ S3) ຄວາມເປັນພິດບັນລຸປະມານ 15–25% ແລະ ເພີ່ມຂຶ້ນຕາມການເວລາ, ແນວໂນ້ມກົງກັນຂ້າມໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນສຳລັບ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX MXene. ການຍັບຍັ້ງການເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກຫຼຸດລົງຕາມການເວລາ. ມັນບັນລຸປະມານ 17% ຫຼັງຈາກ 24 ຊົ່ວໂມງ ແລະ ຫຼຸດລົງເຫຼືອໜ້ອຍກວ່າ 5% ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງ (ຮູບທີ 3a, b, ຕາມລຳດັບ).
ສິ່ງທີ່ສຳຄັນກວ່ານັ້ນ, ສຳລັບ SL Nb4C3TX, ການຍັບຍັ້ງການເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກບັນລຸປະມານ 27% ຫຼັງຈາກ 24 ຊົ່ວໂມງ, ແຕ່ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງມັນຫຼຸດລົງເຫຼືອປະມານ 1%. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ຕິດປ້າຍຜົນກະທົບທີ່ສັງເກດເຫັນວ່າເປັນການຍັບຍັ້ງການກະຕຸ້ນແບບປີ້ນກັບກັນ, ແລະຜົນກະທົບແມ່ນເຂັ້ມແຂງກວ່າສຳລັບ SL Nb4C3TX MXene. ການກະຕຸ້ນການເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນກ່ອນໜ້ານີ້ດ້ວຍ Nb4C3TX (ການພົວພັນທີ່ 10 ມກ L-1 ເປັນເວລາ 24 ຊົ່ວໂມງ) ເມື່ອທຽບກັບ SL Nb2CTx MXene. ຜົນກະທົບປີ້ນກັບກັນຂອງການຍັບຍັ້ງ-ການກະຕຸ້ນຍັງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງດີໃນເສັ້ນໂຄ້ງອັດຕາການເພີ່ມຂຶ້ນສອງເທົ່າຂອງຊີວະມວນ (ເບິ່ງຮູບ S4 ສຳລັບລາຍລະອຽດ). ມາຮອດປະຈຸບັນ, ມີພຽງແຕ່ຄວາມເປັນພິດທາງນິເວດວິທະຍາຂອງ Ti3C2TX MXene ເທົ່ານັ້ນທີ່ໄດ້ຮັບການສຶກສາໃນວິທີທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ມັນບໍ່ເປັນພິດຕໍ່ຕົວອ່ອນ zebrafish44 ແຕ່ເປັນພິດທາງນິເວດວິທະຍາປານກາງຕໍ່ຈຸລະພາກ Desmodesmus quadricauda ແລະພືດ Sorghum saccharatum45. ຕົວຢ່າງອື່ນໆຂອງຜົນກະທົບສະເພາະລວມມີຄວາມເປັນພິດທີ່ສູງຂຶ້ນຕໍ່ຈຸລັງມະເຮັງກ່ວາຈຸລັງປົກກະຕິ46,47. ສາມາດສົມມຸດໄດ້ວ່າເງື່ອນໄຂການທົດສອບຈະມີອິດທິພົນຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງການເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກທີ່ສັງເກດເຫັນໃນເວລາທີ່ມີ Nb-MXenes. ຕົວຢ່າງ, pH ປະມານ 8 ໃນ stroma chloroplast ແມ່ນດີທີ່ສຸດສໍາລັບການເຮັດວຽກທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງ enzyme RuBisCO. ດັ່ງນັ້ນ, ການປ່ຽນແປງ pH ສົ່ງຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ອັດຕາການສັງເຄາະແສງ 48,49. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ສັງເກດເຫັນການປ່ຽນແປງທີ່ສໍາຄັນໃນ pH ໃນລະຫວ່າງການທົດລອງ (ເບິ່ງ SI, ຮູບ S5 ສໍາລັບລາຍລະອຽດ). ໂດຍທົ່ວໄປ, ການເພາະເລี้ยงຈຸລະພາກທີ່ມີ Nb-MXenes ຫຼຸດຜ່ອນ pH ຂອງສານລະລາຍເລັກນ້ອຍຕາມການເວລາ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການຫຼຸດລົງນີ້ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການປ່ຽນແປງໃນ pH ຂອງສື່ກາງບໍລິສຸດ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຂອບເຂດຂອງການປ່ຽນແປງທີ່ພົບເຫັນແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບທີ່ວັດແທກສໍາລັບການເພາະເລี้ยงຈຸລະພາກບໍລິສຸດ (ຕົວຢ່າງຄວບຄຸມ). ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສະຫຼຸບໄດ້ວ່າການສັງເຄາະແສງບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກການປ່ຽນແປງໃນ pH ຕາມການເວລາ.
ນອກຈາກນັ້ນ, MXenes ທີ່ສັງເຄາະແລ້ວມີຈຸດສິ້ນສຸດຂອງໜ້າດິນ (ໝາຍເຖິງ Tx). ເຫຼົ່ານີ້ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນກຸ່ມທີ່ເຮັດວຽກ -O, -F ແລະ -OH. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເຄມີສາດໜ້າດິນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງໂດຍກົງກັບວິທີການສັງເຄາະ. ກຸ່ມເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກວ່າແຈກຢາຍແບບສຸ່ມຢູ່ເທິງໜ້າດິນ, ເຮັດໃຫ້ມັນຍາກທີ່ຈະຄາດເດົາຜົນກະທົບຂອງມັນຕໍ່ຄຸນສົມບັດຂອງ MXene50. ມັນສາມາດຖືກໂຕ້ຖຽງໄດ້ວ່າ Tx ສາມາດເປັນແຮງກະຕຸ້ນສຳລັບການຜຸພັງຂອງໄນໂອເບຍໂດຍແສງ. ກຸ່ມທີ່ເຮັດວຽກໜ້າດິນໃຫ້ສະຖານທີ່ຍຶດຫຼາຍບ່ອນສຳລັບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາແສງທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງຂອງພວກມັນເພື່ອສ້າງເປັນ heterojunctions51. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສ່ວນປະກອບຂອງຕົວກາງການເຕີບໂຕບໍ່ໄດ້ໃຫ້ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາແສງທີ່ມີປະສິດທິພາບ (ສ່ວນປະກອບຂອງຕົວກາງລະອຽດສາມາດພົບໄດ້ໃນຕາຕະລາງ SI S6). ນອກຈາກນັ້ນ, ການດັດແປງໜ້າດິນໃດໆກໍ່ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍ, ຍ້ອນວ່າກິດຈະກຳທາງຊີວະພາບຂອງ MXenes ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ເນື່ອງຈາກການປຸງແຕ່ງຊັ້ນຫຼັງ, ການຜຸພັງ, ການດັດແປງພື້ນຜິວທາງເຄມີຂອງສານປະກອບອິນຊີ ແລະ ອະນົງຄະທາດ52,53,54,55,56 ຫຼື ວິສະວະກຳປະຈຸພື້ນດິນ38. ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອທົດສອບວ່າໄນໂອບຽມອອກໄຊມີສ່ວນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມບໍ່ໝັ້ນຄົງຂອງວັດສະດຸໃນຕົວກາງຫຼືບໍ່, ພວກເຮົາໄດ້ດຳເນີນການສຶກສາກ່ຽວກັບທ່າແຮງ zeta (ζ) ໃນຕົວກາງການຈະເລີນເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກ ແລະ ນ້ຳທີ່ບໍ່ມີໄອອອນ (ສຳລັບການປຽບທຽບ). ຜົນໄດ້ຮັບຂອງພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ SL Nb-MXenes ມີຄວາມໝັ້ນຄົງພໍສົມຄວນ (ເບິ່ງຮູບ SI S6 ສຳລັບຜົນໄດ້ຮັບ MAX ແລະ ML). ທ່າແຮງ zeta ຂອງ SL MXenes ແມ່ນປະມານ -10 mV. ໃນກໍລະນີຂອງ SR Nb2CTx, ຄ່າຂອງ ζ ແມ່ນມີຄ່າລົບຫຼາຍກ່ວາ Nb4C3Tx. ການປ່ຽນແປງດັ່ງກ່າວໃນຄ່າ ζ ອາດຊີ້ບອກວ່າໜ້າດິນຂອງ nanoflakes MXene ທີ່ມີປະຈຸລົບດູດຊຶມໄອອອນທີ່ມີປະຈຸບວກຈາກຕົວກາງເພາະເຊື້ອ. ການວັດແທກຊົ່ວຄາວຂອງທ່າແຮງ zeta ແລະ ຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງ Nb-MXenes ໃນຕົວກາງເພາະເຊື້ອ (ເບິ່ງຮູບ S7 ແລະ S8 ໃນ SI ສຳລັບລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມ) ເບິ່ງຄືວ່າຈະສະໜັບສະໜູນສົມມຸດຕິຖານຂອງພວກເຮົາ.
ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, Nb-MXene SLs ທັງສອງສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງໜ້ອຍທີ່ສຸດຈາກສູນ. ສິ່ງນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຈະແຈ້ງເຖິງຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງພວກມັນໃນສື່ການຈະເລີນເຕີບໂຕຂອງຈຸລະພາກ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ປະເມີນວ່າການມີຢູ່ຂອງຈຸລະພາກສີຂຽວຂອງພວກເຮົາຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງ Nb-MXenes ໃນສື່ຫຼືບໍ່. ຜົນຂອງທ່າແຮງ zeta ແລະ ຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງ MXenes ຫຼັງຈາກການພົວພັນກັບຈຸລະພາກໃນສື່ສານອາຫານ ແລະ ການເພາະເລี้ยงໃນໄລຍະເວລາສາມາດພົບໄດ້ໃນ SI (ຮູບ S9 ແລະ S10). ສິ່ງທີ່ໜ້າສົນໃຈ, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າການມີຢູ່ຂອງຈຸລະພາກເບິ່ງຄືວ່າຈະເຮັດໃຫ້ການກະຈາຍຕົວຂອງ MXenes ທັງສອງມີຄວາມໝັ້ນຄົງ. ໃນກໍລະນີຂອງ Nb2CTx SL, ທ່າແຮງ zeta ຫຼຸດລົງເລັກນ້ອຍຕາມການເວລາໄປສູ່ຄ່າລົບຫຼາຍຂຶ້ນ (-15.8 ທຽບກັບ -19.1 mV ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງຂອງການບົ່ມ). ທ່າແຮງ zeta ຂອງ SL Nb4C3TX ເພີ່ມຂຶ້ນເລັກນ້ອຍ, ແຕ່ຫຼັງຈາກ 72 ຊົ່ວໂມງ ມັນຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມໝັ້ນຄົງສູງກວ່າ nanoflakes ໂດຍບໍ່ມີຈຸລະພາກ (-18.1 ທຽບກັບ -9.1 mV).
ພວກເຮົາຍັງພົບວ່າຄວາມນຳໄຟຟ້າຕ່ຳກວ່າຂອງສານລະລາຍ Nb-MXene ທີ່ຟັກຢູ່ໃນທີ່ປະທັບຂອງຈຸລະພາກ, ຊີ້ບອກເຖິງປະລິມານຂອງໄອອອນຕ່ຳກວ່າໃນສານອາຫານ. ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດແມ່ນຄວາມບໍ່ໝັ້ນຄົງຂອງ MXenes ໃນນ້ຳສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນການຜຸພັງຂອງໜ້າດິນ 57. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສົງໃສວ່າຈຸລະພາກສີຂຽວໄດ້ກຳຈັດອົກໄຊທີ່ກໍ່ຕົວຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງ Nb-MXene ແລະແມ່ນແຕ່ປ້ອງກັນການເກີດຂຶ້ນຂອງມັນ (ການຜຸພັງຂອງ MXene). ສິ່ງນີ້ສາມາດເຫັນໄດ້ໂດຍການສຶກສາປະເພດຂອງສານທີ່ດູດຊຶມໂດຍຈຸລະພາກ.
ໃນຂະນະທີ່ການສຶກສາທາງດ້ານພິດວິທະຍາຂອງພວກເຮົາຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸລິນຊີສາຫຼ່າຍສາມາດເອົາຊະນະຄວາມເປັນພິດຂອງ Nb-MXenes ໄດ້ໃນໄລຍະເວລາ ແລະ ການຍັບຍັ້ງການຈະເລີນເຕີບໂຕທີ່ຜິດປົກກະຕິ, ຈຸດປະສົງຂອງການສຶກສາຂອງພວກເຮົາແມ່ນເພື່ອສືບສວນກົນໄກການອອກລິດທີ່ເປັນໄປໄດ້. ເມື່ອສິ່ງມີຊີວິດເຊັ່ນ: ສາຫຼ່າຍໄດ້ຮັບການສຳຜັດກັບສານປະກອບ ຫຼື ວັດສະດຸທີ່ບໍ່ຄຸ້ນເຄີຍກັບລະບົບນິເວດຂອງມັນ, ພວກມັນອາດຈະມີປະຕິກິລິຍາໃນຫຼາຍວິທີ 58,59. ໃນເວລາທີ່ບໍ່ມີໂລຫະອອກໄຊທີ່ເປັນພິດ, ຈຸລິນຊີສາຫຼ່າຍສາມາດກິນອາຫານຕົວເອງໄດ້, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກມັນເຕີບໂຕຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ 60. ຫຼັງຈາກກິນສານພິດ, ກົນໄກການປ້ອງກັນອາດຈະຖືກກະຕຸ້ນ, ເຊັ່ນ: ການປ່ຽນຮູບຮ່າງ ຫຼື ຮູບແບບ. ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການດູດຊຶມຍັງຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ 58,59. ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດແມ່ນສັນຍານໃດໆຂອງກົນໄກການປ້ອງກັນແມ່ນຕົວຊີ້ບອກທີ່ຊັດເຈນຂອງຄວາມເປັນພິດຂອງສານປະກອບການທົດສອບ. ດັ່ງນັ້ນ, ໃນວຽກງານຕໍ່ໄປຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາໄດ້ສືບສວນການພົວພັນພື້ນຜິວທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນລະຫວ່າງ SL Nb-MXene nanoflakes ແລະ ຈຸລິນຊີສາຫຼ່າຍໂດຍ SEM ແລະການດູດຊຶມທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງ MXene ທີ່ອີງໃສ່ Nb ໂດຍການວິເຄາະແສງ X-ray fluorescence spectroscopy (XRF). ໃຫ້ສັງເກດວ່າການວິເຄາະ SEM ແລະ XRF ໄດ້ຖືກປະຕິບັດພຽງແຕ່ຢູ່ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງສຸດຂອງ MXene ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາຄວາມເປັນພິດຂອງກິດຈະກຳ.
ຜົນໄດ້ຮັບ SEM ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4. ຈຸລັງຈຸລະພາກທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການຮັກສາ (ເບິ່ງຮູບທີ 4a, ຕົວຢ່າງອ້າງອີງ) ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນເຖິງຮູບຮ່າງຂອງຈຸລັງ R. subcapitata ແລະຮູບຮ່າງຂອງຈຸລັງຄ້າຍຄື croissant. ຈຸລັງເບິ່ງຄືວ່າແປ ແລະບໍ່ມີການຈັດລະບຽບ. ຈຸລັງຈຸລະພາກບາງຈຸລັງຊ້ອນກັນ ແລະພັນກັນ, ແຕ່ອັນນີ້ອາດຈະເກີດຈາກຂະບວນການກະກຽມຕົວຢ່າງ. ໂດຍທົ່ວໄປ, ຈຸລັງຈຸລະພາກທີ່ບໍລິສຸດມີໜ້າຜິວລຽບ ແລະບໍ່ໄດ້ສະແດງການປ່ຽນແປງທາງດ້ານຮູບຮ່າງໃດໆ.
ຮູບພາບ SEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະຕິກິລິຍາໜ້າດິນລະຫວ່າງຈຸລະພາກສີຂຽວ ແລະ ແຜ່ນນາໂນ MXene ຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາ 72 ຊົ່ວໂມງທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງສຸດ (100 ມກ L-1). (ກ) ຈຸລະພາກສີຂຽວທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາກັບ SL (ຂ) Nb2CTx ແລະ (ຄ) Nb4C3TX MXenes. ໃຫ້ສັງເກດວ່າແຜ່ນນາໂນ Nb-MXene ຖືກໝາຍດ້ວຍລູກສອນສີແດງ. ສຳລັບການປຽບທຽບ, ຮູບຖ່າຍຈາກກ້ອງຈຸລະທັດກໍ່ຖືກເພີ່ມເຂົ້າມາເຊັ່ນກັນ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຈຸລັງຈຸລະພາກທີ່ຖືກດູດຊຶມໂດຍ SL Nb-MXene nanoflakes ໄດ້ຮັບຄວາມເສຍຫາຍ (ເບິ່ງຮູບທີ 4b, c, ລູກສອນສີແດງ). ໃນກໍລະນີຂອງ Nb2CTx MXene (ຮູບທີ 4b), ຈຸລະພາກມັກຈະເຕີບໃຫຍ່ຂຶ້ນດ້ວຍຂະໜາດນາໂນສອງມິຕິທີ່ຕິດຄັດມາ, ເຊິ່ງສາມາດປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງຂອງມັນໄດ້. ໂດຍສະເພາະ, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ສັງເກດເຫັນການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດແສງ (ເບິ່ງ SI ຮູບ S11 ສຳລັບລາຍລະອຽດ). ການຫັນປ່ຽນຮູບຮ່າງນີ້ມີພື້ນຖານທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນສະລີລະວິທະຍາຂອງຈຸລະພາກ ແລະ ຄວາມສາມາດຂອງມັນໃນການປ້ອງກັນຕົວເອງໂດຍການປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງຂອງຈຸລັງ, ເຊັ່ນ: ການເພີ່ມປະລິມານຈຸລັງ61. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະກວດສອບຈຳນວນຈຸລັງຈຸລະພາກທີ່ຕິດຕໍ່ກັບ Nb-MXenes. ການສຶກສາ SEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະມານ 52% ຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກໄດ້ຮັບ Nb-MXenes, ໃນຂະນະທີ່ 48% ຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກເຫຼົ່ານີ້ຫຼີກລ່ຽງການຕິດຕໍ່. ສຳລັບ SL Nb4C3Tx MXene, ຈຸລະພາກພະຍາຍາມຫຼີກລ່ຽງການສຳຜັດກັບ MXene, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສາມາດກຳນົດທ້ອງຖິ່ນ ແລະ ເຕີບໃຫຍ່ຈາກຂະໜາດນາໂນສອງມິຕິ (ຮູບທີ 4c). ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ສັງເກດເຫັນການເຈາະເຂົ້າໄປໃນຈຸລັງຈຸລະພາກ ແລະ ຄວາມເສຍຫາຍຂອງມັນ.
ການອະນຸລັກຕົນເອງຍັງເປັນພຶດຕິກຳການຕອບສະໜອງທີ່ຂຶ້ນກັບເວລາຕໍ່ການອຸດຕັນຂອງການສັງເຄາະແສງ ເນື່ອງຈາກການດູດຊຶມຂອງອະນຸພາກເທິງໜ້າຜິວຂອງເຊລ ແລະ ຜົນກະທົບທີ່ເອີ້ນວ່າການຮົ່ມ (ການຮົ່ມ)62. ເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນວ່າແຕ່ລະວັດຖຸ (ຕົວຢ່າງ, ເກັດນາໂນ Nb-MXene) ທີ່ຢູ່ລະຫວ່າງຈຸລະພາກ ແລະ ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ ຈຳກັດປະລິມານແສງສະຫວ່າງທີ່ດູດຊຶມໂດຍຄລໍໂຣພລາສ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພວກເຮົາບໍ່ມີຄວາມສົງໃສວ່າສິ່ງນີ້ມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບ. ດັ່ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂດຍການສັງເກດການດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດຂອງພວກເຮົາ, ເກັດນາໂນ 2D ບໍ່ໄດ້ຖືກຫໍ່ ຫຼື ຕິດກັບໜ້າຜິວຂອງຈຸລະພາກຢ່າງສົມບູນ, ເຖິງແມ່ນວ່າຈຸລັງຈຸລະພາກຈະຕິດຕໍ່ກັບ Nb-MXenes. ແທນທີ່ຈະ, ເກັດນາໂນໄດ້ຫັນອອກວ່າມຸ່ງໜ້າໄປຫາຈຸລັງຈຸລະພາກໂດຍບໍ່ໄດ້ປົກຄຸມໜ້າຜິວຂອງມັນ. ຊຸດຂອງເກັດນາໂນ/ຈຸລະພາກດັ່ງກ່າວບໍ່ສາມາດຈຳກັດປະລິມານແສງສະຫວ່າງທີ່ດູດຊຶມໂດຍຈຸລັງຈຸລະພາກໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ການສຶກສາບາງຢ່າງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການປັບປຸງການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງໂດຍສິ່ງມີຊີວິດທີ່ສັງເຄາະແສງໃນເວລາທີ່ມີວັດສະດຸນາໂນສອງມິຕິ 63,64,65,66.
ເນື່ອງຈາກຮູບພາບ SEM ບໍ່ສາມາດຢືນຢັນການດູດຊຶມໄນໂອເບຍໂດຍກົງໂດຍຈຸລັງຈຸລະພາກ, ການສຶກສາຕື່ມອີກຂອງພວກເຮົາໄດ້ຫັນໄປຫາການວິເຄາະການເຍືອງແສງເອັກສ໌ (XRF) ແລະ ການວິເຄາະການສະທ້ອນແສງເອັກສ໌ໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນ (XPS) ເພື່ອຊີ້ແຈງບັນຫານີ້. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ປຽບທຽບຄວາມເຂັ້ມຂອງຈຸດສູງສຸດ Nb ຂອງຕົວຢ່າງຈຸລະພາກອ້າງອີງທີ່ບໍ່ມີປະຕິກິລິຍາກັບ MXenes, MXene nanoflakes ທີ່ແຍກອອກຈາກໜ້າດິນຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກ, ແລະ ຈຸລັງຈຸລະພາກຫຼັງຈາກການກຳຈັດ MXenes ທີ່ຕິດຢູ່. ມັນເປັນສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດວ່າຖ້າບໍ່ມີການດູດຊຶມ Nb, ຄ່າ Nb ທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍຈຸລັງຈຸລະພາກຄວນຈະເປັນສູນຫຼັງຈາກການກຳຈັດລະດັບນາໂນທີ່ຕິດຢູ່. ດັ່ງນັ້ນ, ຖ້າການດູດຊຶມ Nb ເກີດຂຶ້ນ, ທັງຜົນໄດ້ຮັບ XRF ແລະ XPS ຄວນສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດ Nb ທີ່ຊັດເຈນ.
ໃນກໍລະນີຂອງສະເປກຕຣຳ XRF, ຕົວຢ່າງຈຸລະພາກສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດຂອງ Nb ສຳລັບ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx MXene ຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາກັບ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx MXene (ເບິ່ງຮູບທີ 5a, ໃຫ້ສັງເກດວ່າຜົນໄດ້ຮັບສຳລັບ MAX ແລະ ML MXenes ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນ SI, ຮູບ S12–C17). ສິ່ງທີ່ໜ້າສົນໃຈແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງ Nb ແມ່ນຄືກັນໃນທັງສອງກໍລະນີ (ແຖບສີແດງໃນຮູບທີ 5a). ນີ້ຊີ້ບອກວ່າສາຫຼ່າຍບໍ່ສາມາດດູດຊຶມ Nb ໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ, ແລະຄວາມສາມາດສູງສຸດສຳລັບການສະສົມ Nb ໄດ້ບັນລຸໄດ້ໃນຈຸລັງ, ເຖິງແມ່ນວ່າ Nb4C3Tx MXene ຫຼາຍກວ່າສອງເທົ່າໄດ້ຕິດກັບຈຸລັງຈຸລະພາກ (ແຖບສີຟ້າໃນຮູບທີ 5a). ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດແມ່ນຄວາມສາມາດຂອງຈຸລະພາກໃນການດູດຊຶມໂລຫະແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງໂລຫະອອກໄຊໃນສະພາບແວດລ້ອມ67,68. Shamshada ແລະ ຄະນະ67 ພົບວ່າຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມຂອງສາຫຼ່າຍນ້ຳຈືດຫຼຸດລົງເມື່ອ pH ເພີ່ມຂຶ້ນ. Raize ແລະ ຄະນະ 68 ໄດ້ສັງເກດເຫັນວ່າຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມໂລຫະຂອງສາຫຼ່າຍທະເລແມ່ນສູງກວ່າປະມານ 25% ສຳລັບ Pb2+ ກ່ວາ Ni2+.
(ກ) ຜົນໄດ້ຮັບ XRF ຂອງການດູດຊຶມ Nb ພື້ນຖານໂດຍຈຸລັງຈຸລະພາກສີຂຽວທີ່ບົ່ມຢູ່ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນສູງສຸດຂອງ SL Nb-MXenes (100 ມກ L-1) ເປັນເວລາ 72 ຊົ່ວໂມງ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງ α ໃນຈຸລັງຈຸລະພາກບໍລິສຸດ (ຕົວຢ່າງຄວບຄຸມ, ຖັນສີເທົາ), 2D nanoflakes ທີ່ແຍກອອກຈາກຈຸລັງຈຸລະພາກພື້ນຜິວ (ຖັນສີຟ້າ), ແລະຈຸລັງຈຸລະພາກຫຼັງຈາກການແຍກ 2D nanoflakes ອອກຈາກພື້ນຜິວ (ຖັນສີແດງ). ປະລິມານຂອງ Nb ທີ່ເປັນອົງປະກອບ, (ຂ) ເປີເຊັນຂອງອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງອົງປະກອບອິນຊີຂອງຈຸລະພາກ (C=O ແລະ CHx/C–O) ແລະ Nb oxides ທີ່ມີຢູ່ໃນຈຸລັງຈຸລະພາກຫຼັງຈາກການບົ່ມດ້ວຍ SL Nb-MXenes, (ຄ–ຈ) ການຈັບຄູ່ຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງອົງປະກອບຂອງສະເປກຕຣຳ XPS SL Nb2CTx ແລະ (fh) SL Nb4C3Tx MXene ທີ່ຖືກດູດຊຶມພາຍໃນໂດຍຈຸລັງຈຸລະພາກ.
ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຄາດວ່າ Nb ສາມາດຖືກດູດຊຶມໂດຍຈຸລັງສາຫຼ່າຍໃນຮູບແບບຂອງອົກໄຊ. ເພື່ອທົດສອບສິ່ງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ດຳເນີນການສຶກສາ XPS ໃນ MXenes Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX ແລະຈຸລັງສາຫຼ່າຍ. ຜົນຂອງການພົວພັນຂອງຈຸລະພາກກັບ Nb-MXenes ແລະ MXenes ທີ່ແຍກອອກມາຈາກຈຸລັງສາຫຼ່າຍແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5b. ຕາມທີ່ຄາດໄວ້, ພວກເຮົາໄດ້ກວດພົບຈຸດສູງສຸດ Nb 3d ໃນຕົວຢ່າງຈຸລະພາກຫຼັງຈາກການກຳຈັດ MXene ອອກຈາກໜ້າດິນຂອງຈຸລະພາກ. ການກຳນົດປະລິມານຂອງ C=O, CHx/CO, ແລະ Nb oxides ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ໂດຍອີງໃສ່ສະເປກຕຣຳ Nb 3d, O 1s, ແລະ C 1s ທີ່ໄດ້ຮັບດ້ວຍ Nb2CTx SL (ຮູບທີ 5c–e) ແລະ Nb4C3Tx SL (ຮູບທີ 5c–e). ) ທີ່ໄດ້ຮັບຈາກຈຸລະພາກທີ່ບົ່ມເພາະ. ຮູບທີ 5f–h) MXenes. ຕາຕະລາງ S1-3 ສະແດງລາຍລະອຽດຂອງພາລາມິເຕີຈຸດສູງສຸດ ແລະເຄມີສາດໂດຍລວມທີ່ເປັນຜົນມາຈາກຄວາມເໝາະສົມ. ເປັນທີ່ໜ້າສັງເກດວ່າພາກພື້ນ Nb 3d ຂອງ Nb2CTx SL ແລະ Nb4C3Tx SL (ຮູບທີ 5c, f) ສອດຄ່ອງກັບອົງປະກອບ Nb2O5 ໜຶ່ງ. ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາບໍ່ພົບຈຸດສູງສຸດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ MXene ໃນສະເປກຕຣຳ, ຊີ້ບອກວ່າຈຸລັງຈຸລະພາກດູດຊຶມພຽງແຕ່ຮູບແບບອົກໄຊຂອງ Nb ເທົ່ານັ້ນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ປະມານສະເປກຕຣຳ C1s ດ້ວຍອົງປະກອບ C–C, CHx/C–O, C=O, ແລະ –COOH. ພວກເຮົາໄດ້ກຳນົດຈຸດສູງສຸດ CHx/C–O ແລະ C=O ໃຫ້ກັບການປະກອບສ່ວນອິນຊີຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກ. ອົງປະກອບອິນຊີເຫຼົ່ານີ້ກວມເອົາ 36% ແລະ 41% ຂອງຈຸດສູງສຸດ C1s ໃນ Nb2CTx SL ແລະ Nb4C3TX SL ຕາມລຳດັບ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ປັບສະເປກຕຣຳ O1s ຂອງ SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3TX ດ້ວຍ Nb2O5, ອົງປະກອບອິນຊີຂອງຈຸລະພາກ (CHx/CO), ແລະ ນ້ຳທີ່ດູດຊຶມເທິງໜ້າດິນ.
ສຸດທ້າຍ, ຜົນໄດ້ຮັບ XPS ຊີ້ບອກຢ່າງຊັດເຈນເຖິງຮູບແບບຂອງ Nb, ບໍ່ພຽງແຕ່ການມີຢູ່ຂອງມັນເທົ່ານັ້ນ. ອີງຕາມຕຳແໜ່ງຂອງສັນຍານ Nb 3d ແລະຜົນໄດ້ຮັບຂອງການແຍກສ່ວນປະກອບ, ພວກເຮົາຢືນຢັນວ່າ Nb ຖືກດູດຊຶມພຽງແຕ່ໃນຮູບແບບຂອງອົກໄຊ ແລະບໍ່ແມ່ນໄອອອນ ຫຼື MXene ເອງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຜົນໄດ້ຮັບ XPS ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸລັງຈຸລະພາກມີຄວາມສາມາດທີ່ດີກວ່າໃນການດູດຊຶມອົກໄຊ Nb ຈາກ SL Nb2CTx ເມື່ອທຽບກັບ SL Nb4C3TX MXene.
ໃນຂະນະທີ່ຜົນໄດ້ຮັບການດູດຊຶມ Nb ຂອງພວກເຮົາແມ່ນໜ້າປະທັບໃຈ ແລະ ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດລະບຸການເສື່ອມສະພາບຂອງ MXene ໄດ້, ແຕ່ບໍ່ມີວິທີການໃດທີ່ສາມາດຕິດຕາມການປ່ຽນແປງທາງດ້ານຮູບຮ່າງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໃນ nanoflakes 2D. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ຕັດສິນໃຈພັດທະນາວິທີການທີ່ເໝາະສົມທີ່ສາມາດຕອບສະໜອງໂດຍກົງຕໍ່ການປ່ຽນແປງໃດໆທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນ nanoflakes 2D Nb-MXene ແລະ ຈຸລັງ microalgae. ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະສັງເກດວ່າພວກເຮົາສົມມຸດວ່າຖ້າຊະນິດພັນທີ່ມີປະຕິສຳພັນຜ່ານການຫັນປ່ຽນ, ການເນົ່າເປື່ອຍ ຫຼື ການແຍກສ່ວນ, ສິ່ງນີ້ຄວນຈະສະແດງອອກຢ່າງໄວວາເປັນການປ່ຽນແປງໃນຕົວກຳນົດຮູບຮ່າງ, ເຊັ່ນ: ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງພື້ນທີ່ວົງມົນທຽບເທົ່າ, ຄວາມກົມ, ຄວາມກວ້າງຂອງ Feret, ຫຼື ຄວາມຍາວຂອງ Feret. ເນື່ອງຈາກຕົວກຳນົດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນເໝາະສົມສຳລັບການອະທິບາຍອະນຸພາກທີ່ຍາວອອກ ຫຼື nanoflakes ສອງມິຕິ, ການຕິດຕາມຂອງພວກມັນໂດຍການວິເຄາະຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກແບບໄດນາມິກຈະໃຫ້ຂໍ້ມູນທີ່ມີຄຸນຄ່າແກ່ພວກເຮົາກ່ຽວກັບການຫັນປ່ຽນທາງດ້ານຮູບຮ່າງຂອງ nanoflakes SL Nb-MXene ໃນລະຫວ່າງການຫຼຸດຜ່ອນ.
ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 6. ສຳລັບການປຽບທຽບ, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ທົດສອບໄລຍະ MAX ຕົ້ນສະບັບ ແລະ ML-MXenes (ເບິ່ງຮູບ SI S18 ແລະ S19). ການວິເຄາະແບບໄດນາມິກຂອງຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພາລາມິເຕີຮູບຮ່າງທັງໝົດຂອງ Nb-MXene SLs ສອງອັນໄດ້ປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາກັບຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍ. ດັ່ງທີ່ສະແດງໂດຍພາລາມິເຕີເສັ້ນຜ່າສູນກາງພື້ນທີ່ວົງມົນທຽບເທົ່າ (ຮູບທີ 6a, b), ຄວາມເຂັ້ມຂອງຈຸດສູງສຸດທີ່ຫຼຸດລົງຂອງສ່ວນໜຶ່ງຂອງ nanoflakes ຂະໜາດໃຫຍ່ຊີ້ບອກວ່າພວກມັນມັກຈະເສື່ອມສະພາບເປັນຊິ້ນສ່ວນນ້ອຍໆ. ໃນຮູບທີ 6c, d ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງຈຸດສູງສຸດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຂະໜາດຂວາງຂອງ flakes (ການຍືດຕົວຂອງ nanoflakes), ຊີ້ບອກເຖິງການຫັນປ່ຽນຂອງ nanoflakes 2D ໄປສູ່ຮູບຮ່າງຄ້າຍຄືອະນຸພາກຫຼາຍຂຶ້ນ. ຮູບທີ 6e-h ສະແດງຄວາມກວ້າງ ແລະ ຄວາມຍາວຂອງ Feret, ຕາມລຳດັບ. ຄວາມກວ້າງ ແລະ ຄວາມຍາວຂອງ Feret ແມ່ນພາລາມິເຕີເສີມ ແລະ ດັ່ງນັ້ນຄວນພິຈາລະນາຮ່ວມກັນ. ຫຼັງຈາກການຟັກຕົວຂອງ 2D Nb-MXene nanoflakes ໃນທີ່ປະທັບຂອງຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍ, ຈຸດສູງສຸດຂອງຄວາມສຳພັນ Feret ຂອງພວກມັນໄດ້ປ່ຽນໄປ ແລະ ຄວາມເຂັ້ມຂອງພວກມັນຫຼຸດລົງ. ອີງຕາມຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຮ່ວມກັບຮູບຮ່າງວິທະຍາ, XRF ແລະ XPS, ພວກເຮົາໄດ້ສະຫຼຸບວ່າການປ່ຽນແປງທີ່ສັງເກດເຫັນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງແຂງແຮງກັບການຜຸພັງ ຍ້ອນວ່າ MXenes ທີ່ຖືກຜຸພັງຈະມີຮອຍຫຍ่อนຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ແຕກອອກເປັນຊິ້ນສ່ວນ ແລະ ອະນຸພາກອົກໄຊດ໌ຮູບຊົງກົມ 69,70.
ການວິເຄາະການຫັນປ່ຽນ MXene ຫຼັງຈາກພົວພັນກັບຈຸລະພາກສີຂຽວ. ການວິເຄາະຮູບຮ່າງຂອງອະນຸພາກແບບໄດນາມິກຄຳນຶງເຖິງພາລາມິເຕີຕ່າງໆເຊັ່ນ: (a, b) ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງພື້ນທີ່ວົງມົນທຽບເທົ່າ, (c, d) ຄວາມກົມ, (e, f) ຄວາມກວ້າງຂອງ Feret ແລະ (g, h) ຄວາມຍາວຂອງ Feret. ເພື່ອຈຸດປະສົງນີ້, ຕົວຢ່າງຈຸລະພາກອ້າງອີງສອງຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກວິເຄາະຮ່ວມກັບ SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3Tx MXenes ປະຖົມ, SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3Tx MXenes, ຈຸລະພາກທີ່ເສື່ອມໂຊມ, ແລະ ຈຸລະພາກທີ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວ SL Nb2CTx ແລະ SL Nb4C3Tx MXenes. ລູກສອນສີແດງສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫັນປ່ຽນຂອງພາລາມິເຕີຮູບຮ່າງຂອງ nanoflakes ສອງມິຕິທີ່ໄດ້ສຶກສາ.
ເນື່ອງຈາກການວິເຄາະພາລາມິເຕີຮູບຮ່າງມີຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືຫຼາຍ, ມັນຍັງສາມາດເປີດເຜີຍການປ່ຽນແປງທາງດ້ານຮູບຮ່າງໃນຈຸລັງຈຸລະພາກ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ວິເຄາະເສັ້ນຜ່າສູນກາງພື້ນທີ່ວົງມົນທີ່ທຽບເທົ່າ, ຄວາມກົມ, ແລະ ຄວາມກວ້າງ/ຄວາມຍາວຂອງ Feret ຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກບໍລິສຸດ ແລະ ຈຸລັງຫຼັງຈາກການພົວພັນກັບ nanoflakes Nb 2D. ໃນຮູບທີ 6a–h ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນແປງໃນພາລາມິເຕີຮູບຮ່າງຂອງຈຸລັງສາຫຼ່າຍ, ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກການຫຼຸດລົງຂອງຄວາມເຂັ້ມສູງສຸດ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງຄ່າສູງສຸດໄປສູ່ຄ່າທີ່ສູງກວ່າ. ໂດຍສະເພາະ, ພາລາມິເຕີຄວາມກົມຂອງຈຸລັງສະແດງໃຫ້ເຫັນການຫຼຸດລົງຂອງຈຸລັງທີ່ຍາວອອກ ແລະ ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຈຸລັງຮູບຊົງກົມ (ຮູບທີ 6a, b). ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມກວ້າງຂອງຈຸລັງ Feret ເພີ່ມຂຶ້ນຫຼາຍໄມໂຄຣແມັດຫຼັງຈາກການພົວພັນກັບ SL Nb2CTx MXene (ຮູບທີ 6e) ເມື່ອທຽບກັບ SL Nb4C3TX MXene (ຮູບທີ 6f). ພວກເຮົາສົງໃສວ່ານີ້ອາດຈະເປັນຍ້ອນການດູດຊຶມ Nb oxides ຢ່າງແຂງແຮງໂດຍຈຸລະພາກເມື່ອພົວພັນກັບ Nb2CTx SR. ການຕິດ Nb flakes ທີ່ແຂງກະດ້າງໜ້ອຍລົງກັບໜ້າດິນຂອງມັນສາມາດສົ່ງຜົນໃຫ້ການເຕີບໂຕຂອງຈຸລັງມີຜົນກະທົບດ້ານການຮົ່ມໜ້ອຍທີ່ສຸດ.
ການສັງເກດການຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບການປ່ຽນແປງຂອງຕົວກໍານົດການຂອງຮູບຮ່າງ ແລະ ຂະໜາດຂອງຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍຊ່ວຍເສີມການສຶກສາອື່ນໆ. ຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍສີຂຽວສາມາດປ່ຽນແປງຮູບຮ່າງຂອງມັນເພື່ອຕອບສະໜອງຕໍ່ຄວາມກົດດັນດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມໂດຍການປ່ຽນແປງຂະໜາດຂອງເຊວ, ຮູບຮ່າງ ຫຼື ການເຜົາຜານອາຫານ61. ຕົວຢ່າງ, ການປ່ຽນແປງຂະໜາດຂອງເຊວຊ່ວຍໃຫ້ການດູດຊຶມສານອາຫານສະດວກ71. ເຊວສາຫຼ່າຍຂະໜາດນ້ອຍສະແດງໃຫ້ເຫັນການດູດຊຶມສານອາຫານຕ່ຳລົງ ແລະ ອັດຕາການເຕີບໂຕທີ່ບົກຜ່ອງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເຊວຂະໜາດໃຫຍ່ມັກຈະບໍລິໂພກສານອາຫານຫຼາຍຂຶ້ນ, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະຖືກຝາກໄວ້ພາຍໃນເຊວ72,73. Machado ແລະ Soares ພົບວ່າຢາຂ້າເຊື້ອລາ triclosan ສາມາດເພີ່ມຂະໜາດຂອງເຊວ. ພວກເຂົາຍັງພົບການປ່ຽນແປງຢ່າງເລິກເຊິ່ງໃນຮູບຮ່າງຂອງສາຫຼ່າຍ74. ນອກຈາກນັ້ນ, Yin ແລະ ຄະນະ9 ຍັງໄດ້ເປີດເຜີຍການປ່ຽນແປງທາງດ້ານຮູບຮ່າງໃນສາຫຼ່າຍຫຼັງຈາກການສຳຜັດກັບ graphene oxide nanocomposites ທີ່ຫຼຸດລົງ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນທີ່ຊັດເຈນວ່າຕົວກໍານົດການຂະໜາດ/ຮູບຮ່າງທີ່ປ່ຽນແປງຂອງຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍແມ່ນເກີດຈາກການມີ MXene. ເນື່ອງຈາກການປ່ຽນແປງຂະໜາດ ແລະ ຮູບຮ່າງນີ້ແມ່ນຕົວຊີ້ບອກເຖິງການປ່ຽນແປງໃນການດູດຊຶມສານອາຫານ, ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າການວິເຄາະຕົວກໍານົດການຂະໜາດ ແລະ ຮູບຮ່າງໃນໄລຍະເວລາສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການດູດຊຶມ niobium oxide ໂດຍຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍໃນເວລາທີ່ມີ Nb-MXenes.
ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, MXenes ສາມາດຖືກຜຸພັງໄດ້ໃນເວລາທີ່ມີສາຫຼ່າຍ. Dalai ແລະ ທີມງານ 75 ໄດ້ສັງເກດເຫັນວ່າຮູບຮ່າງຂອງສາຫຼ່າຍສີຂຽວທີ່ສຳຜັດກັບ nano-TiO2 ແລະ Al2O376 ບໍ່ເປັນເອກະພາບ. ເຖິງແມ່ນວ່າການສັງເກດການຂອງພວກເຮົາແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບການສຶກສາໃນປະຈຸບັນ, ມັນກ່ຽວຂ້ອງກັບການສຶກສາຜົນກະທົບຂອງການຟື້ນຟູທາງຊີວະພາບໃນແງ່ຂອງຜະລິດຕະພັນການເສື່ອມສະພາບຂອງ MXene ໃນເວລາທີ່ມີ nanoflakes 2D ແລະບໍ່ແມ່ນ nanoparticles. ເນື່ອງຈາກ MXenes ສາມາດເສື່ອມສະພາບເປັນໂລຫະອົກໄຊ,31,32,77,78 ມັນເປັນເຫດຜົນທີ່ຈະສົມມຸດວ່າ nanoflakes Nb ຂອງພວກເຮົາຍັງສາມາດສ້າງ Nb ອົກໄຊຫຼັງຈາກພົວພັນກັບຈຸລັງ microalgae.
ເພື່ອອະທິບາຍການຫຼຸດຜ່ອນຂອງ 2D-Nb nanoflakes ຜ່ານກົນໄກການເນົ່າເປື່ອຍໂດຍອີງໃສ່ຂະບວນການຜຸພັງ, ພວກເຮົາໄດ້ດຳເນີນການສຶກສາໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານຄວາມລະອຽດສູງ (HRTEM) (ຮູບທີ 7a,b) ແລະ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ຮູບທີ 7). 7c-i ແລະຕາຕະລາງ S4-5). ທັງສອງວິທີການແມ່ນເໝາະສົມສຳລັບການສຶກສາການຜຸພັງຂອງວັດສະດຸ 2D ແລະເສີມເຊິ່ງກັນແລະກັນ. HRTEM ສາມາດວິເຄາະການເສື່ອມສະພາບຂອງໂຄງສ້າງຊັ້ນສອງມິຕິ ແລະຮູບລັກສະນະຕໍ່ມາຂອງອະນຸພາກໂລຫະອອກໄຊ, ໃນຂະນະທີ່ XPS ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບພັນທະໜ້າດິນ. ສຳລັບຈຸດປະສົງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ທົດສອບ 2D Nb-MXene nanoflakes ທີ່ສະກັດຈາກການກະຈາຍຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກ, ນັ້ນຄືຮູບຮ່າງຂອງມັນຫຼັງຈາກການພົວພັນກັບຈຸລັງຈຸລະພາກ (ເບິ່ງຮູບທີ 7).
ຮູບພາບ HRTEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບຮ່າງຂອງ (a) SL Nb2CTx ແລະ (b) SL Nb4C3Tx MXenes ທີ່ຖືກຜຸພັງ, ຜົນການວິເຄາະ XPS ສະແດງໃຫ້ເຫັນ (c) ອົງປະກອບຂອງຜະລິດຕະພັນອົກໄຊຫຼັງຈາກການຫຼຸດຜ່ອນ, (d–f) ການຈັບຄູ່ຈຸດສູງສຸດຂອງອົງປະກອບຂອງສະເປກຕຣຳ XPS ຂອງ SL Nb2CTx ແລະ (g–i) Nb4C3Tx SL ທີ່ໄດ້ຮັບການສ້ອມແປງດ້ວຍຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍສີຂຽວ.
ການສຶກສາ HRTEM ໄດ້ຢືນຢັນການຜຸພັງຂອງ nanoflakes Nb-MXene ສອງຊະນິດ. ເຖິງແມ່ນວ່າ nanoflakes ຍັງຄົງຮັກສາຮູບຮ່າງສອງມິຕິຂອງມັນໄວ້ໄດ້ໃນລະດັບໜຶ່ງ, ແຕ່ການຜຸພັງໄດ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີການປະກົດຕົວຂອງອະນຸພາກ nanoparticles ຫຼາຍຊະນິດທີ່ປົກຄຸມໜ້າດິນຂອງ nanoflakes MXene (ເບິ່ງຮູບທີ 7a,b). ການວິເຄາະ XPS ຂອງສັນຍານ c Nb 3d ແລະ O 1s ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ Nb oxides ໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນໃນທັງສອງກໍລະນີ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 7c, 2D MXene Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX ມີສັນຍານ Nb 3d ທີ່ຊີ້ບອກເຖິງການມີຢູ່ຂອງ NbO ແລະ Nb2O5 oxides, ໃນຂະນະທີ່ສັນຍານ O 1s ຊີ້ບອກເຖິງຈຳນວນພັນທະບັດ O–Nb ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການເຮັດວຽກຂອງໜ້າດິນ nanoflake 2D. ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າການປະກອບສ່ວນຂອງ Nb oxide ແມ່ນເດັ່ນກວ່າເມື່ອທຽບກັບ Nb-C ແລະ Nb3+-O.
ໃນຮູບທີ 7g–i ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະເປັກຕຣຳ XPS ຂອງ Nb 3d, C 1s, ແລະ O 1s SL Nb2CTx (ເບິ່ງຮູບທີ 7d–f) ແລະ SL Nb4C3TX MXene ທີ່ແຍກອອກມາຈາກຈຸລັງຈຸລະພາກ. ລາຍລະອຽດຂອງຕົວກຳນົດຈຸດສູງສຸດຂອງ Nb-MXenes ແມ່ນໄດ້ສະໜອງໃຫ້ໃນຕາຕະລາງ S4–5 ຕາມລຳດັບ. ພວກເຮົາໄດ້ວິເຄາະສ່ວນປະກອບຂອງ Nb 3d ກ່ອນ. ກົງກັນຂ້າມກັບ Nb ທີ່ດູດຊຶມໂດຍຈຸລັງຈຸລະພາກ, ໃນ MXene ທີ່ແຍກອອກມາຈາກຈຸລັງຈຸລະພາກ, ນອກຈາກ Nb2O5, ຍັງພົບສ່ວນປະກອບອື່ນໆ. ໃນ Nb2CTx SL, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນການປະກອບສ່ວນຂອງ Nb3+-O ໃນປະລິມານ 15%, ໃນຂະນະທີ່ສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງສະເປັກຕຣຳ Nb 3d ແມ່ນຄອບງຳໂດຍ Nb2O5 (85%). ນອກຈາກນັ້ນ, ຕົວຢ່າງ SL Nb4C3TX ປະກອບດ້ວຍສ່ວນປະກອບ Nb-C (9%) ແລະ Nb2O5 (91%). ໃນທີ່ນີ້ Nb-C ມາຈາກສອງຊັ້ນອະຕອມພາຍໃນຂອງໂລຫະຄາໄບໃນ Nb4C3Tx SR. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາສ້າງແຜນທີ່ສະເປັກຕຣຳ C 1s ກັບສີ່ອົງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດໃນຕົວຢ່າງພາຍໃນ. ຕາມທີ່ຄາດໄວ້, ສະເປັກຕຣຳ C 1s ແມ່ນຖືກຄອບງຳໂດຍຄາບອນກຣາຟິກ, ຕາມດ້ວຍການປະກອບສ່ວນຈາກອະນຸພາກອິນຊີ (CHx/CO ແລະ C=O) ຈາກຈຸລັງຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໃນສະເປັກຕຣຳ O 1s, ພວກເຮົາໄດ້ສັງເກດເຫັນການປະກອບສ່ວນຂອງຮູບແບບອິນຊີຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກສາຫຼ່າຍ, ໄນໂອເບຍອອກໄຊ, ແລະນ້ຳທີ່ດູດຊຶມ.
ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ສືບສວນວ່າການແຕກຂອງ Nb-MXenes ກ່ຽວຂ້ອງກັບການມີຢູ່ຂອງຊະນິດອົກຊີເຈນທີ່ມີປະຕິກິລິຍາ (ROS) ໃນສານອາຫານ ແລະ/ຫຼື ຈຸລັງຈຸລະພາກ. ເພື່ອຈຸດປະສົງນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ປະເມີນລະດັບຂອງອົກຊີເຈນດ່ຽວ (1O2) ໃນສື່ການເພາະເລี้ยง ແລະ glutathione ພາຍໃນຈຸລັງ, ເຊິ່ງເປັນ thiol ທີ່ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນສານຕ້ານອະນຸມູນອິດສະລະໃນຈຸລະພາກ. ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນ SI (ຮູບ S20 ແລະ S21). ການເພາະເລี้ยงທີ່ມີ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX MXenes ມີລັກສະນະໂດຍປະລິມານທີ່ຫຼຸດລົງຂອງ 1O2 (ເບິ່ງຮູບ S20). ໃນກໍລະນີຂອງ SL Nb2CTx, MXene 1O2 ຫຼຸດລົງເຫຼືອປະມານ 83%. ສຳລັບການເພາະເລี้ยงຈຸລະພາກທີ່ໃຊ້ SL, Nb4C3TX 1O2 ຫຼຸດລົງຫຼາຍກວ່າ, ເປັນ 73%. ໜ້າສົນໃຈ, ການປ່ຽນແປງໃນ 1O2 ສະແດງໃຫ້ເຫັນແນວໂນ້ມດຽວກັນກັບຜົນກະທົບການຍັບຍັ້ງ-ກະຕຸ້ນທີ່ສັງເກດເຫັນກ່ອນໜ້ານີ້ (ເບິ່ງຮູບທີ 3). ສາມາດໂຕ້ຖຽງໄດ້ວ່າການຟັກຕົວໃນແສງສະຫວ່າງສົດໃສສາມາດປ່ຽນແປງການຜຸພັງແສງໄດ້. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຜົນຂອງການວິເຄາະການຄວບຄຸມສະແດງໃຫ້ເຫັນລະດັບ 1O2 ເກືອບຄົງທີ່ໃນລະຫວ່າງການທົດລອງ (ຮູບ S22). ໃນກໍລະນີຂອງລະດັບ ROS ພາຍໃນຈຸລັງ, ພວກເຮົາຍັງໄດ້ສັງເກດເຫັນແນວໂນ້ມຫຼຸດລົງຄືກັນ (ເບິ່ງຮູບ S21). ໃນເບື້ອງຕົ້ນ, ລະດັບຂອງ ROS ໃນຈຸລັງຈຸລະພາກທີ່เพาะเลี้ยงໃນການມີ Nb2CTx ແລະ Nb4C3Tx SLs ເກີນລະດັບທີ່ພົບໃນການເພາະເລี้ยงຈຸລະພາກບໍລິສຸດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນທີ່ສຸດ, ປະກົດວ່າຈຸລະພາກໄດ້ປັບຕົວເຂົ້າກັບການມີ Nb-MXenes ທັງສອງ, ຍ້ອນວ່າລະດັບ ROS ຫຼຸດລົງເປັນ 85% ແລະ 91% ຂອງລະດັບທີ່ວັດແທກໃນການເພາະເລี้ยงຈຸລະພາກບໍລິສຸດທີ່ປູກດ້ວຍ SL Nb2CTx ແລະ Nb4C3TX ຕາມລໍາດັບ. ນີ້ອາດຈະຊີ້ບອກວ່າຈຸລະພາກຮູ້ສຶກສະບາຍໃຈຫຼາຍຂຶ້ນໃນໄລຍະເວລາໃນການມີ Nb-MXene ກ່ວາໃນສານອາຫານພຽງຢ່າງດຽວ.
ສາຫຼ່າຍຈຸลະພາກແມ່ນກຸ່ມສິ່ງມີຊີວິດທີ່ສັງເຄາະແສງຫຼາກຫຼາຍຊະນິດ. ໃນລະຫວ່າງການສັງເຄາະແສງ, ພວກມັນຈະປ່ຽນອາຍຄາບອນໄດອອກໄຊໃນຊັ້ນບັນຍາກາດ (CO2) ໄປເປັນຄາບອນອິນຊີ. ຜະລິດຕະພັນຂອງການສັງເຄາະແສງແມ່ນນ້ຳຕານກລູໂຄສ ແລະ ອົກຊີເຈນ79. ພວກເຮົາສົງໃສວ່າອົກຊີເຈນທີ່ເກີດຂຶ້ນດັ່ງກ່າວມີບົດບາດສຳຄັນໃນການຜຸພັງຂອງ Nb-MXenes. ຄຳອະທິບາຍທີ່ເປັນໄປໄດ້ອັນໜຶ່ງສຳລັບສິ່ງນີ້ແມ່ນວ່າຕົວກຳນົດການລະບາຍອາກາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນເກີດຂຶ້ນຢູ່ທີ່ຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນຕ່ຳ ແລະ ສູງຂອງອົກຊີເຈນຢູ່ນອກ ແລະ ພາຍໃນ nanoflakes Nb-MXene. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າບ່ອນໃດກໍຕາມທີ່ມີພື້ນທີ່ທີ່ມີຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງອົກຊີເຈນ, ພື້ນທີ່ທີ່ມີລະດັບຕໍ່າສຸດຈະສ້າງເປັນ anode 80, 81, 82. ໃນທີ່ນີ້, ສາຫຼ່າຍຈຸລະພາກປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການສ້າງຈຸລັງທີ່ມີອາກາດແຕກຕ່າງກັນຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງ flakes MXene, ເຊິ່ງຜະລິດອົກຊີເຈນຍ້ອນຄຸນສົມບັດການສັງເຄາະແສງຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ຜະລິດຕະພັນການກັດກ່ອນທາງຊີວະພາບ (ໃນກໍລະນີນີ້, ໄນໂອເບຍອອກໄຊ) ຈຶ່ງຖືກສ້າງຂຶ້ນ. ອີກດ້ານໜຶ່ງແມ່ນວ່າສາຫຼ່າຍຈຸລະພາກສາມາດຜະລິດກົດອິນຊີທີ່ຖືກປ່ອຍອອກສູ່ນ້ຳ83,84. ດັ່ງນັ້ນ, ສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸກຮານຈຶ່ງຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປ່ຽນແປງ Nb-MXenes. ນອກຈາກນັ້ນ, ສາຫຼ່າຍຈຸລະພາກສາມາດປ່ຽນ pH ຂອງສະພາບແວດລ້ອມໃຫ້ເປັນດ່າງໄດ້ເນື່ອງຈາກການດູດຊຶມຂອງຄາບອນໄດອອກໄຊ, ເຊິ່ງຍັງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດການກັດກ່ອນໄດ້.
ສິ່ງທີ່ສຳຄັນກວ່ານັ້ນ, ໄລຍະເວລາແສງທີ່ມືດ/ສະຫວ່າງທີ່ໃຊ້ໃນການສຶກສາຂອງພວກເຮົາແມ່ນສຳຄັນຕໍ່ການເຂົ້າໃຈຜົນໄດ້ຮັບທີ່ໄດ້ຮັບ. ລັກສະນະນີ້ໄດ້ຖືກອະທິບາຍລາຍລະອຽດໃນ Djemai-Zoghlache et al. 85 ພວກເຂົາໄດ້ໃຊ້ໄລຍະເວລາແສງ 12/12 ຊົ່ວໂມງໂດຍເຈດຕະນາເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການກັດກ່ອນທາງຊີວະພາບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການເປື້ອນທາງຊີວະພາບໂດຍຈຸລະພາກ Porphyridium purpureum. ພວກມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໄລຍະເວລາແສງແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບວິວັດທະນາການຂອງທ່າແຮງໂດຍບໍ່ມີການກັດກ່ອນທາງຊີວະພາບ, ເຊິ່ງສະແດງອອກເປັນການສັ່ນສະເທືອນແບບ pseudoperiodic ປະມານ 24:00. ການສັງເກດເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍ Dowling et al. 86 ພວກເຂົາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຟິມຊີວະພາບສັງເຄາະແສງຂອງ cyanobacteria Anabaena. ອົກຊີເຈນທີ່ລະລາຍແມ່ນສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງແສງ, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການປ່ຽນແປງ ຫຼື ການເຫນັງຕີງຂອງທ່າແຮງການກັດກ່ອນທາງຊີວະພາບທີ່ເສລີ. ຄວາມສຳຄັນຂອງໄລຍະເວລາແສງແມ່ນເນັ້ນໜັກໂດຍຄວາມຈິງທີ່ວ່າທ່າແຮງທີ່ເສລີສຳລັບການກັດກ່ອນທາງຊີວະພາບເພີ່ມຂຶ້ນໃນໄລຍະແສງ ແລະ ຫຼຸດລົງໃນໄລຍະມືດ. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນອົກຊີເຈນທີ່ຜະລິດໂດຍຈຸລະພາກສັງເຄາະແສງ, ເຊິ່ງມີອິດທິພົນຕໍ່ປະຕິກິລິຍາກາໂຕດຜ່ານຄວາມກົດດັນບາງສ່ວນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃກ້ກັບຂົ້ວໄຟຟ້າ 87.
ນອກຈາກນັ້ນ, ການວິເຄາະດ້ວຍແສງອິນຟາເຣດແບບ Fourier transform (FTIR) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອຊອກຫາວ່າມີການປ່ຽນແປງໃດໆເກີດຂຶ້ນໃນອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງຈຸລັງຈຸລະພາກຫຼັງຈາກການພົວພັນກັບ Nb-MXenes. ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສະລັບສັບຊ້ອນ ແລະ ພວກເຮົານຳສະເໜີພວກມັນໃນ SI (ຮູບ S23-S25, ລວມທັງຜົນໄດ້ຮັບຂອງຂັ້ນຕອນ MAX ແລະ ML MXenes). ສະຫຼຸບແລ້ວ, ສະເປກຕຣຳອ້າງອີງທີ່ໄດ້ຮັບຂອງຈຸລະພາກໃຫ້ຂໍ້ມູນທີ່ສຳຄັນກ່ຽວກັບຄຸນລັກສະນະທາງເຄມີຂອງສິ່ງມີຊີວິດເຫຼົ່ານີ້. ການສັ່ນສະເທືອນທີ່ເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຕັ້ງຢູ່ທີ່ຄວາມຖີ່ 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1.one.11 (C–H) ແລະ 3280 cm–1 (O–H). ສຳລັບ SL Nb-MXenes, ພວກເຮົາໄດ້ພົບເຫັນລາຍເຊັນການຍືດພັນທະ CH ທີ່ສອດຄ່ອງກັບການສຶກສາກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ38. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າຈຸດສູງສຸດເພີ່ມເຕີມບາງຢ່າງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພັນທະ C=C ແລະ CH ໄດ້ຫາຍໄປ. ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າສ່ວນປະກອບທາງເຄມີຂອງຈຸລະພາກອາດຈະມີການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍເນື່ອງຈາກການພົວພັນກັບ SL Nb-MXenes.
ເມື່ອພິຈາລະນາການປ່ຽນແປງທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນຊີວະເຄມີຂອງຈຸລະພາກ, ການສະສົມຂອງອົກໄຊອະນົງຄະທາດ, ເຊັ່ນ: ໄນໂອບຽມອອກໄຊ, ຈຳເປັນຕ້ອງໄດ້ພິຈາລະນາຄືນໃໝ່59. ມັນມີສ່ວນຮ່ວມໃນການດູດຊຶມໂລຫະໂດຍໜ້າຜິວຂອງເຊວ, ການຂົນສົ່ງຂອງມັນເຂົ້າໄປໃນໄຊໂຕພລາຊຶມ, ການພົວພັນກັບກຸ່ມຄາບອກຊິວພາຍໃນເຊວ, ແລະການສະສົມຂອງມັນໃນໂພລີຟອສໂຟໂຊມຈຸລະພາກ20,88,89,90. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງຈຸລະພາກແລະໂລຫະແມ່ນຮັກສາໄວ້ໂດຍກຸ່ມທີ່ເຮັດວຽກຂອງເຊວ. ດ້ວຍເຫດຜົນນີ້, ການດູດຊຶມຍັງຂຶ້ນກັບເຄມີສາດໜ້າຜິວຂອງຈຸລະພາກ, ເຊິ່ງຂ້ອນຂ້າງສັບສົນ9,91. ໂດຍທົ່ວໄປ, ຕາມທີ່ຄາດໄວ້, ສ່ວນປະກອບທາງເຄມີຂອງຈຸລະພາກສີຂຽວໄດ້ປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍຍ້ອນການດູດຊຶມຂອງໄນໂຕຣເຈນອອກໄຊ.
ສິ່ງທີ່ໜ້າສົນໃຈແມ່ນ, ການຍັບຍັ້ງໃນເບື້ອງຕົ້ນຂອງຈຸລະພາກສາມາດປີ້ນກັບຄືນໄດ້ຕາມການເວລາ. ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາໄດ້ສັງເກດເຫັນ, ຈຸລະພາກໄດ້ເອົາຊະນະການປ່ຽນແປງສິ່ງແວດລ້ອມໃນເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ໃນທີ່ສຸດກໍກັບຄືນສູ່ອັດຕາການເຕີບໂຕປົກກະຕິ ແລະ ແມ່ນແຕ່ເພີ່ມຂຶ້ນ. ການສຶກສາກ່ຽວກັບທ່າແຮງ zeta ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມໝັ້ນຄົງສູງເມື່ອນຳເຂົ້າສູ່ສານອາຫານ. ດັ່ງນັ້ນ, ການພົວພັນທາງໜ້າດິນລະຫວ່າງຈຸລັງຈຸລະພາກ ແລະ nanoflakes Nb-MXene ຍັງຄົງຢູ່ຕະຫຼອດການທົດລອງການຫຼຸດຜ່ອນ. ໃນການວິເຄາະຕື່ມອີກຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາສະຫຼຸບກົນໄກການອອກກຳລັງກາຍຫຼັກທີ່ຢູ່ເບື້ອງຫຼັງພຶດຕິກຳທີ່ໂດດເດັ່ນນີ້ຂອງຈຸລະພາກ.
ການສັງເກດການ SEM ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸລະພາກມັກຈະຕິດກັບ Nb-MXenes. ໂດຍການໃຊ້ການວິເຄາະຮູບພາບແບບໄດນາມິກ, ພວກເຮົາຢືນຢັນວ່າຜົນກະທົບນີ້ນຳໄປສູ່ການຫັນປ່ຽນຂອງ nanoflakes Nb-MXene ສອງມິຕິໃຫ້ກາຍເປັນອະນຸພາກຮູບຊົງກົມຫຼາຍຂຶ້ນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເນົ່າເປື່ອຍຂອງ nanoflakes ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການຜຸພັງຂອງມັນ. ເພື່ອທົດສອບສົມມຸດຕິຖານຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຮົາໄດ້ດຳເນີນການສຶກສາດ້ານວັດສະດຸ ແລະ ຊີວະເຄມີຫຼາຍຄັ້ງ. ຫຼັງຈາກການທົດສອບ, nanoflakes ຄ່ອຍໆຜຸພັງ ແລະ ເນົ່າເປື່ອຍເປັນຜະລິດຕະພັນ NbO ແລະ Nb2O5, ເຊິ່ງບໍ່ໄດ້ເປັນໄພຂົ່ມຂູ່ຕໍ່ຈຸລະພາກສີຂຽວ. ໂດຍການໃຊ້ການສັງເກດການ FTIR, ພວກເຮົາບໍ່ພົບການປ່ຽນແປງທີ່ສຳຄັນໃນອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງຈຸລະພາກທີ່ຖືກບົ່ມເພາະຢູ່ໃນທີ່ປະທັບຂອງ nanoflakes Nb-MXene 2D. ໂດຍຄຳນຶງເຖິງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການດູດຊຶມຂອງ niobium oxide ໂດຍຈຸລະພາກ, ພວກເຮົາໄດ້ດຳເນີນການວິເຄາະການເຍືອງແສງ X-ray. ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນວ່າຈຸລະພາກທີ່ໄດ້ສຶກສາກິນ niobium oxides (NbO ແລະ Nb2O5), ເຊິ່ງບໍ່ເປັນພິດຕໍ່ຈຸລະພາກທີ່ໄດ້ສຶກສາ.