Nature.com သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုသည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။ သင်သည် CSS ပံ့ပိုးမှု အကန့်အသတ်ရှိသော ဘရောက်ဆာဗားရှင်းကို အသုံးပြုနေပါသည်။ အကောင်းဆုံးအတွေ့အကြုံအတွက်၊ အပ်ဒိတ်လုပ်ထားသော ဘရောက်ဆာကို အသုံးပြုရန် (သို့မဟုတ် Internet Explorer ရှိ Compatibility Mode ကို ပိတ်ရန်) အကြံပြုအပ်ပါသည်။ ထိုအတောအတွင်း၊ ဆက်လက်ပံ့ပိုးမှုရရှိစေရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဆိုက်ကို styles နှင့် JavaScript မပါဘဲ render လုပ်ပါမည်။
ဆလိုက်သုံးခုကို တစ်ပြိုင်နက်တည်း လှည့်ပတ်ပြသသည်။ တစ်ပြိုင်နက်တည်း ဆလိုက်သုံးခုကို ရွှေ့ရန် Previous နှင့် Next ခလုတ်များကို အသုံးပြုပါ၊ သို့မဟုတ် အဆုံးရှိ ဆလိုက်ခလုတ်များကို အသုံးပြု၍ တစ်ပြိုင်နက်တည်း ဆလိုက်သုံးခုကို ရွှေ့ပါ။
နာနိုနည်းပညာ အလျင်အမြန် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာခြင်းနှင့် နေ့စဉ်အသုံးချမှုများတွင် ပေါင်းစပ်အသုံးပြုလာခြင်းသည် ပတ်ဝန်းကျင်ကို ခြိမ်းခြောက်နိုင်သည်။ အော်ဂဲနစ်ညစ်ညမ်းပစ္စည်းများ ပျက်စီးယိုယွင်းစေရန်အတွက် စိမ်းလန်းသောနည်းလမ်းများကို ကောင်းစွာတည်ဆောက်ထားပြီးဖြစ်သော်လည်း၊ ဇီဝပြောင်းလဲမှုများအပေါ် ၎င်းတို့၏ အာရုံခံနိုင်စွမ်းနည်းပါးခြင်းနှင့် ပစ္စည်းမျက်နှာပြင် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို နားမလည်ခြင်းကြောင့် အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော ပုံဆောင်ခဲညစ်ညမ်းပစ္စည်းများ ပြန်လည်ရရှိရေးသည် အဓိကစိုးရိမ်စရာဖြစ်သည်။ ဤနေရာတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် Nb-အခြေခံ အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော 2D MXenes မော်ဒယ်ကို ရိုးရှင်းသောပုံသဏ္ဍာန် parameter analysis နည်းလမ်းနှင့် ပေါင်းစပ်အသုံးပြု၍ အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိ Raphidocelis subcapitata မှ 2D ကြွေထည်နာနိုပစ္စည်းများ၏ ဇီဝပြန်လည်ပြုပြင်မှုယန္တရားကို ခြေရာခံသည်။ အဏုဇီဝရေညှိများသည် မျက်နှာပြင်ဆက်စပ်သော ရူပ-ဓာတုဗေဒ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုများကြောင့် Nb-အခြေခံ MXenes များကို ပျက်စီးစေကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့တွေ့ရှိခဲ့ပါသည်။ အစပိုင်းတွင်၊ အလွှာတစ်ခုတည်းနှင့် အလွှာများစွာပါ MXene nanoflakes များကို အဏုဇီဝရေညှိများ၏ မျက်နှာပြင်တွင် တွယ်ကပ်ထားပြီး ရေညှိများ၏ ကြီးထွားမှုကို လျော့နည်းစေပါသည်။ သို့သော် မျက်နှာပြင်နှင့် ကြာရှည်စွာ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိလာသောအခါ အဏုဇီဝရေညှိများသည် MXene nanoflakes များကို အောက်ဆီဒေးရှင်းလုပ်ပြီး NbO နှင့် Nb2O5 အဖြစ် ထပ်မံပြိုကွဲစေခဲ့သည်။ ဤအောက်ဆိုဒ်များသည် အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များအတွက် အဆိပ်အတောက်မရှိသောကြောင့် ၎င်းတို့သည် ရေသန့်စင်မှု ၇၂ နာရီကြာပြီးနောက် အဏုဇီဝရေညှိများကို ပြန်လည်ရရှိစေသည့် စုပ်ယူမှုယန္တရားဖြင့် Nb အောက်ဆိုဒ် နာနိုအမှုန်များကို စားသုံးကြသည်။ စုပ်ယူမှုနှင့် ဆက်စပ်နေသော အာဟာရဓာတ်များ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ဆဲလ်ပမာဏတိုးလာမှု၊ ၎င်းတို့၏ ချောမွေ့သောပုံသဏ္ဍာန်နှင့် ကြီးထွားမှုနှုန်းပြောင်းလဲမှုတို့တွင်လည်း ထင်ဟပ်စေသည်။ ဤတွေ့ရှိချက်များအပေါ်အခြေခံ၍ ရေချိုဂေဟစနစ်များတွင် Nb-အခြေခံ MXenes များ ရေတိုနှင့် ရေရှည်ရှိနေခြင်းသည် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုအနည်းငယ်သာ ဖြစ်စေနိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ကောက်ချက်ချပါသည်။ နှစ်ဘက်မြင် နာနိုပစ္စည်းများကို မော်ဒယ်စနစ်များအဖြစ် အသုံးပြုခြင်းဖြင့် အမှုန်အမွှားများသော ပစ္စည်းများတွင်ပင် ပုံသဏ္ဍာန်ပြောင်းလဲမှုကို ခြေရာခံနိုင်ခြေကို ကျွန်ုပ်တို့ သရုပ်ပြသည်မှာ သတိပြုသင့်သည်။ အလုံးစုံပြောရလျှင် ဤလေ့လာမှုသည် 2D နာနိုပစ္စည်းများ၏ ဇီဝပြန်လည်ပြုပြင်မှုယန္တရားကို မောင်းနှင်သည့် မျက်နှာပြင် အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်များအကြောင်း အရေးကြီးသော အခြေခံမေးခွန်းတစ်ခုကို ဖြေဆိုပေးပြီး အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော ပုံဆောင်ခဲ နာနိုပစ္စည်းများ၏ ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုကို နောက်ထပ် ရေတိုနှင့် ရေရှည်လေ့လာမှုများအတွက် အခြေခံတစ်ခု ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
နာနိုပစ္စည်းများသည် ၎င်းတို့၏ ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုနောက်ပိုင်း စိတ်ဝင်စားမှုများစွာကို ဖြစ်ပေါ်စေခဲ့ပြီး နာနိုနည်းပညာအမျိုးမျိုးသည် မကြာသေးမီက ခေတ်မီဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအဆင့်သို့ ရောက်ရှိခဲ့သည်1။ ကံမကောင်းစွာပဲ၊ နာနိုပစ္စည်းများကို နေ့စဉ်အသုံးချမှုများတွင် ပေါင်းစပ်အသုံးပြုခြင်းသည် မသင့်လျော်သော စွန့်ပစ်ခြင်း၊ ပေါ့ဆစွာကိုင်တွယ်ခြင်း သို့မဟုတ် မလုံလောက်သော ဘေးကင်းရေးအခြေခံအဆောက်အအုံများကြောင့် မတော်တဆထုတ်လွှတ်မှုများ ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့် နှစ်ဘက်မြင် (2D) နာနိုပစ္စည်းများအပါအဝင် နာနိုပစ္စည်းများကို သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ထဲသို့ ထုတ်လွှတ်နိုင်သည်ဟု ယူဆရန် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်ပြီး ၎င်းတို့၏ အပြုအမူနှင့် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာလှုပ်ရှားမှုများကို အပြည့်အဝနားမလည်သေးပါ။ ထို့ကြောင့် ဂေဟစနစ်အဆိပ်သင့်မှုဆိုင်ရာ စိုးရိမ်မှုများသည် 2D နာနိုပစ္စည်းများသည် ရေနေစနစ်များထဲသို့ စိမ့်ဝင်နိုင်စွမ်းကို အာရုံစိုက်ခဲ့ခြင်းမှာ အံ့သြစရာမဟုတ်ပါ2၊3၊4၊5၊6။ ဤဂေဟစနစ်များတွင် 2D နာနိုပစ္စည်းအချို့သည် မိုက်ခရိုရေညှိများအပါအဝင် မတူညီသော ထရိုဖနစ်အဆင့်များတွင် သက်ရှိအမျိုးမျိုးနှင့် အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်နိုင်သည်။
မိုက်ခရိုရေညှိများသည် ရေချိုနှင့် ရေနေဂေဟစနစ်များတွင် သဘာဝအတိုင်းတွေ့ရှိရသော ရှေးဦးသက်ရှိများဖြစ်ပြီး အလင်းစွမ်းအင်သုံး ဓာတ်ပြုမှုမှတစ်ဆင့် ဓာတုထုတ်ကုန်အမျိုးမျိုးကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်7။ ထို့ကြောင့် ၎င်းတို့သည် ရေနေဂေဟစနစ်များအတွက် အရေးပါသော်လည်း ထိခိုက်လွယ်ပြီး ဈေးမကြီးဘဲ ဂေဟစနစ်အဆိပ်သင့်မှု၏ ကျယ်ပြန့်စွာအသုံးပြုသော အညွှန်းကိန်းများလည်းဖြစ်သည်13,14။ မိုက်ခရိုရေညှိဆဲလ်များသည် အလျင်အမြန်ပွားများပြီး ဒြပ်ပေါင်းအမျိုးမျိုးရှိနေခြင်းကို လျင်မြန်စွာတုံ့ပြန်သောကြောင့် အော်ဂဲနစ်ပစ္စည်းများဖြင့် ညစ်ညမ်းနေသောရေကို ပြုပြင်ရန်အတွက် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့်သဟဇာတဖြစ်သော နည်းလမ်းများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးအတွက် မျှော်လင့်ချက်ကောင်းများဖြစ်သည်15,16။
ရေညှိဆဲလ်များသည် ဇီဝစုပ်ယူမှုနှင့် စုဆောင်းမှုမှတစ်ဆင့် ရေမှ အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော အိုင်းယွန်းများကို ဖယ်ရှားနိုင်သည်17,18။ Chlorella၊ Anabaena invar၊ Westiellopsis prolifica၊ Stigeoclonium tenue နှင့် Synechococcus sp ကဲ့သို့သော ရေညှိမျိုးစိတ်အချို့။ ၎င်းသည် Fe2+၊ Cu2+၊ Zn2+ နှင့် Mn2+19 ကဲ့သို့သော အဆိပ်သင့်သတ္တုအိုင်းယွန်းများကို သယ်ဆောင်ပြီး အာဟာရပင်ပေးသည်ကို တွေ့ရှိရသည်။ အခြားလေ့လာမှုများအရ Cu2+၊ Cd2+၊ Ni2+၊ Zn2+ သို့မဟုတ် Pb2+ အိုင်းယွန်းများသည် ဆဲလ်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ပြောင်းလဲခြင်းနှင့် ၎င်းတို့၏ chloroplasts များကို ဖျက်ဆီးခြင်းဖြင့် Scenedesmus ၏ ကြီးထွားမှုကို ကန့်သတ်ထားသည်20,21။
အော်ဂဲနစ်ညစ်ညမ်းပစ္စည်းများ ပြိုကွဲခြင်းနှင့် လေးလံသောသတ္တုအိုင်းယွန်းများကို ဖယ်ရှားခြင်းအတွက် စိမ်းလန်းသောနည်းလမ်းများသည် ကမ္ဘာတစ်ဝှမ်းရှိ သိပ္ပံပညာရှင်များနှင့် အင်ဂျင်နီယာများ၏ အာရုံကို ဆွဲဆောင်ခဲ့သည်။ ၎င်းမှာ အဓိကအားဖြင့် ဤညစ်ညမ်းပစ္စည်းများကို အရည်အဆင့်တွင် အလွယ်တကူ စီမံဆောင်ရွက်နိုင်ခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည်။ သို့သော်၊ အင်အော်ဂဲနစ်ပုံဆောင်ခဲညစ်ညမ်းပစ္စည်းများသည် ရေတွင်ပျော်ဝင်နိုင်မှုနည်းပါးခြင်းနှင့် ဇီဝပြောင်းလဲမှုအမျိုးမျိုးကို ခံနိုင်ရည်နည်းပါးခြင်းတို့ဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရှိသောကြောင့် ပြန်လည်ပြုပြင်ရာတွင် အခက်အခဲများစွာဖြစ်စေပြီး ဤနယ်ပယ်တွင် တိုးတက်မှုအနည်းငယ်သာရှိပါသည်22,23,24,25,26။ ထို့ကြောင့် နာနိုပစ္စည်းများ ပြုပြင်ရန်အတွက် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့်သဟဇာတဖြစ်သော ဖြေရှင်းနည်းများကို ရှာဖွေခြင်းသည် ရှုပ်ထွေးပြီး မရှာဖွေရသေးသော နယ်ပယ်တစ်ခုအဖြစ် ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။ 2D နာနိုပစ္စည်းများ၏ ဇီဝပြောင်းလဲမှုအကျိုးသက်ရောက်မှုများနှင့်ပတ်သက်၍ မသေချာမရေရာမှုမြင့်မားခြင်းကြောင့် လျှော့ချခြင်းအတွင်း ၎င်းတို့၏ ပြိုကွဲမှုဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော လမ်းကြောင်းများကို ရှာဖွေရန် လွယ်ကူသောနည်းလမ်းမရှိပါ။
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော ကြွေထည်ပစ္စည်းများအတွက် တက်ကြွသော ရေဇီဝပြန်လည်ပြုပြင်မှုအေးဂျင့်အဖြစ် အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော ကြွေထည်ပစ္စည်းများ၏ ကိုယ်စားလှယ်အနေဖြင့် MXene ၏ ယိုယွင်းပျက်စီးမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို in situ စောင့်ကြည့်ခြင်းနှင့်အတူ အသုံးပြုခဲ့သည်။ “MXene” ဟူသော အသုံးအနှုန်းသည် Mn+1XnTx ပစ္စည်း၏ stoichiometry ကို ထင်ဟပ်စေပြီး၊ M သည် အစောပိုင်းအကူးအပြောင်းသတ္တု၊ X သည် ကာဗွန်နှင့်/သို့မဟုတ် နိုက်ထရိုဂျင်၊ Tx သည် မျက်နှာပြင် terminator (ဥပမာ၊ -OH၊ -F၊ -Cl) ဖြစ်ပြီး n = 1, 2, 3 သို့မဟုတ် 427.28 ဖြစ်သည်။ Naguib et al. Sensorics, cancer therapy and membrane filtration 27,29,30 မှ MXenes ကို ရှာဖွေတွေ့ရှိပြီးကတည်းက။ ထို့အပြင်၊ MXenes များကို ၎င်းတို့၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော colloidal တည်ငြိမ်မှုနှင့် ဖြစ်နိုင်သော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများကြောင့် မော်ဒယ် 2D စနစ်များအဖြစ် သတ်မှတ်နိုင်သည်31,32,33,34,35,36။
ထို့ကြောင့် ဤဆောင်းပါးတွင် တီထွင်ထားသော နည်းလမ်းနှင့် ကျွန်ုပ်တို့၏ သုတေသနယူဆချက်များကို ပုံ ၁ တွင် ပြသထားသည်။ ဤယူဆချက်အရ၊ အဏုဇီဝရေညှိများသည် မျက်နှာပြင်ဆက်စပ်သော ရူပ-ဓာတု ဓာတ်ပြုမှုများကြောင့် Nb-အခြေခံ MXenes များကို အဆိပ်မရှိသော ဒြပ်ပေါင်းများအဖြစ်သို့ ပြိုကွဲစေပြီး ရေညှိများကို ပိုမိုပြန်လည်ကောင်းမွန်လာစေပါသည်။ ဤယူဆချက်ကို စမ်းသပ်ရန်အတွက်၊ အစောပိုင်း niobium-အခြေခံ အကူးအပြောင်းသတ္တု carbides နှင့်/သို့မဟုတ် nitrides (MXenes) မိသားစုဝင်နှစ်ဦးဖြစ်သည့် Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX တို့ကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။
အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိ Raphidocelis subcapitata မှ MXene ပြန်လည်ရယူခြင်းအတွက် သုတေသနနည်းလမ်းနှင့် အထောက်အထားအခြေပြု ယူဆချက်များ။ ၎င်းသည် အထောက်အထားအခြေပြု ယူဆချက်များ၏ ပုံကြမ်းပုံဖော်မှုတစ်ခုသာဖြစ်ကြောင်း ကျေးဇူးပြု၍ သတိပြုပါ။ ရေကန်ပတ်ဝန်းကျင်သည် အသုံးပြုသော အာဟာရဓာတ်ပါဝင်မှုနှင့် အခြေအနေများ (ဥပမာ၊ နေ့စဉ်လည်ပတ်မှုစက်ဝန်းနှင့် ရရှိနိုင်သော မရှိမဖြစ်လိုအပ်သော အာဟာရဓာတ်များတွင် ကန့်သတ်ချက်များ) တွင် ကွဲပြားသည်။ BioRender.com ဖြင့် ဖန်တီးထားသည်။
ထို့ကြောင့် MXene ကို မော်ဒယ်စနစ်အဖြစ် အသုံးပြုခြင်းဖြင့် အခြားရိုးရာနာနိုပစ္စည်းများဖြင့် မတွေ့ရှိနိုင်သော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာ အကျိုးသက်ရောက်မှုအမျိုးမျိုးကို လေ့လာရန် တံခါးဖွင့်ပေးခဲ့ပါသည်။ အထူးသဖြင့် Raphidocelis subcapitata အဏုဇီဝရေညှိများမှ နီယိုဘီယမ်အခြေခံ MXenes ကဲ့သို့သော နှစ်ဘက်မြင်နာနိုပစ္စည်းများ၏ ဇီဝပြန်လည်ပြုပြင်မှုဖြစ်နိုင်ခြေကို ကျွန်ုပ်တို့ သရုပ်ပြပါသည်။ အဏုဇီဝရေညှိများသည် Nb-MXenes များကို အဆိပ်မရှိသောအောက်ဆိုဒ်များ NbO နှင့် Nb2O5 အဖြစ်သို့ ပြိုကွဲစေနိုင်ပြီး ၎င်းတို့သည် နီယိုဘီယမ်စုပ်ယူမှုယန္တရားမှတစ်ဆင့် အာဟာရဓာတ်များကိုလည်း ပေးစွမ်းပါသည်။ အလုံးစုံပြောရလျှင် ဤလေ့လာမှုသည် နှစ်ဘက်မြင်နာနိုပစ္စည်းများ၏ ဇီဝပြန်လည်ပြုပြင်မှုယန္တရားများကို ထိန်းချုပ်သည့် မျက်နှာပြင်ရူပဗေဒဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုများနှင့် ဆက်စပ်နေသော လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့်ပတ်သက်သည့် အရေးကြီးသော အခြေခံမေးခွန်းတစ်ခုကို ဖြေဆိုပေးပါသည်။ ထို့အပြင်၊ 2D နာနိုပစ္စည်းများ၏ ပုံသဏ္ဍာန်တွင် သိမ်မွေ့သောပြောင်းလဲမှုများကို ခြေရာခံရန်အတွက် ရိုးရှင်းသောပုံသဏ္ဍာန်-parameter-based နည်းလမ်းတစ်ခုကို ကျွန်ုပ်တို့ တီထွင်နေပါသည်။ ၎င်းသည် အော်ဂဲနစ်မဟုတ်သော ပုံဆောင်ခဲနာနိုပစ္စည်းများ၏ ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုအမျိုးမျိုးအပေါ် ရေတိုနှင့် ရေရှည်သုတေသနကို နောက်ထပ်လှုံ့ဆော်ပေးပါသည်။ ထို့ကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှုသည် ပစ္စည်းမျက်နှာပြင်နှင့် ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာပစ္စည်းအကြား အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို နားလည်မှုကို တိုးပွားစေပါသည်။ ရေချိုဂေဟစနစ်များအပေါ် ၎င်းတို့၏ ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော သက်ရောက်မှုများကို ယခုအခါ အလွယ်တကူ အတည်ပြုနိုင်သည့် ရေတိုနှင့် ရေရှည်လေ့လာမှုများအတွက် အခြေခံကိုလည်း ကျွန်ုပ်တို့ ပံ့ပိုးပေးနေပါသည်။
MXenes များသည် ထူးခြားဆွဲဆောင်မှုရှိသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဗေဒဂုဏ်သတ္တိများရှိသည့် စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော ပစ္စည်းအမျိုးအစားဖြစ်ပြီး ထို့ကြောင့် အသုံးချမှုများစွာရှိသည်။ ဤဂုဏ်သတ္တိများသည် ၎င်းတို့၏ stoichiometry နှင့် မျက်နှာပြင်ဓာတုဗေဒပေါ်တွင် များစွာမူတည်ပါသည်။ ထို့ကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှုတွင် ဤနာနိုပစ္စည်းများ၏ မတူညီသော ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာအကျိုးသက်ရောက်မှုများကို တွေ့ရှိနိုင်သောကြောင့် Nb-based hierarchical single-layer (SL) MXenes အမျိုးအစားနှစ်မျိုးဖြစ်သည့် Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX တို့ကို ကျွန်ုပ်တို့ စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့ပါသည်။ MXenes များကို ၎င်းတို့၏ စတင်ပစ္စည်းများမှ အက်တမ်ပါးလွှာသော MAX-phase A-layers များ၏ top-down selective etching ဖြင့် ထုတ်လုပ်သည်။ MAX အဆင့်သည် MnAXn-1 stoichiometry ဖြင့် transition metal carbides များ၏ “ချည်နှောင်ထားသော” blocks များနှင့် Al၊ Si နှင့် Sn ကဲ့သို့သော “A” ဒြပ်စင်များ၏ အလွှာပါးများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော ternary ceramic တစ်ခုဖြစ်သည်။ ကနဦး MAX အဆင့်၏ morphology ကို scanning electron microscopy (SEM) ဖြင့် လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့ပြီး ယခင်လေ့လာမှုများနှင့် ကိုက်ညီပါသည် (Supplementary Information, SI, Figure S1 ကိုကြည့်ပါ)။ Multilayer (ML) Nb-MXene ကို 48% HF (hydrofluoric acid) ဖြင့် Al အလွှာကို ဖယ်ရှားပြီးနောက် ရရှိခဲ့သည်။ ML-Nb2CTx နှင့် ML-Nb4C3TX တို့၏ morphology ကို scanning electron microscopy (SEM) ဖြင့် စစ်ဆေးခဲ့သည် (ပုံ S1c နှင့် S1d အသီးသီး) နှင့် ပုံမှန် layered MXene morphology ကို တွေ့ရှိခဲ့ပြီး ၎င်းသည် ရှည်လျားသော pore-like slits များမှတစ်ဆင့် ဖြတ်သန်းသွားသော two-dimensional nanoflakes များနှင့် ဆင်တူသည်။ Nb-MXenes နှစ်ခုစလုံးတွင် ယခင်က acid etching ဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော MXene အဆင့်များနှင့် တူညီသောအချက်များစွာရှိသည်27,38။ MXene ၏ဖွဲ့စည်းပုံကို အတည်ပြုပြီးနောက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH) ကို ပေါင်းစပ်ပြီးနောက် washing နှင့် sonication ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် ၎င်းကို အလွှာလိုက်ပြုလုပ်ခဲ့ပြီး ထို့နောက် single-layer သို့မဟုတ် low-layer (SL) 2D Nb-MXene nanoflakes များကို ရရှိသည်။
ကျွန်ုပ်တို့သည် etching နှင့် နောက်ထပ် peeling ၏ ထိရောက်မှုကို စမ်းသပ်ရန်အတွက် high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) နှင့် X-ray diffraction (XRD) တို့ကို အသုံးပြုခဲ့ပါသည်။ Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) နှင့် Fast Fourier Transform (FFT) ကိုအသုံးပြု၍ လုပ်ဆောင်သော HRTEM ရလဒ်များကို ပုံ ၂ တွင် ပြသထားပါသည်။ Nb-MXene nanoflakes များကို အက်တမ်အလွှာ၏ဖွဲ့စည်းပုံကို စစ်ဆေးရန်နှင့် interplanar အကွာအဝေးများကို တိုင်းတာရန်အတွက် edge up အနေအထားသို့ ရွှေ့ထားပါသည်။ Naguib et al.၂၇ နှင့် Jastrzębska et al.၃၈ မှ ယခင်က ဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း MXene Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX nanoflakes များ၏ HRTEM ပုံများသည် ၎င်းတို့၏ အက်တမ်ဆိုင်ရာ ပါးလွှာသော အလွှာသဘောသဘာဝကို ဖော်ထုတ်ပြသခဲ့သည် (ပုံ ၂a၁၊ a၂ ကိုကြည့်ပါ)။ ကပ်လျက် Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx monolayers နှစ်ခုအတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် interlayer အကွာအဝေးများကို အသီးသီး 0.74 နှင့် 1.54 nm (ပုံ ၂b၁၊ b၂) ကို ဆုံးဖြတ်ခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ ယခင်ရလဒ်များ ၃၈ နှင့်လည်း ကိုက်ညီပါသည်။ Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx monolayers များအကြား အကွာအဝေးကိုပြသသည့် inverse fast Fourier transform (ပုံ 2c1၊ c2) နှင့် fast Fourier transform (ပုံ 2d1၊ d2) တို့ဖြင့် ၎င်းကို ထပ်မံအတည်ပြုခဲ့သည်။ ပုံတွင် နိုင်အိုဘီယမ်နှင့် ကာဗွန်အက်တမ်များနှင့် ကိုက်ညီသော အလင်းနှင့် အမှောင် band များ၏ အလှည့်အပြောင်းကို ပြသထားပြီး လေ့လာထားသော MXenes များ၏ အလွှာလိုက် သဘောသဘာဝကို အတည်ပြုသည်။ Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx အတွက် ရရှိသော energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) spectra (ပုံ S2a နှင့် S2b) တွင် Al peak မတွေ့ရှိခဲ့သောကြောင့် မူလ MAX phase ၏ အကြွင်းအကျန်ကို မပြသကြောင်း သတိပြုရန် အရေးကြီးပါသည်။
SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXene nanoflakes များ၏ လက္ခဏာရပ်များတွင် (က) မြင့်မားသော resolution electron microscopy (HRTEM) side-view 2D nanoflake imaging နှင့် သက်ဆိုင်ရာ၊ (ခ) intensity mode၊ (ဂ) inverse fast Fourier transform (IFFT)၊ (ဃ) fast Fourier transform (FFT)၊ (င) Nb-MXenes X-ray patterns တို့ ပါဝင်သည်။ SL 2D Nb2CTx အတွက် နံပါတ်များကို (a1, b1, c1, d1, e1) အဖြစ် ဖော်ပြထားသည်။ SL 2D Nb4C3Tx အတွက် နံပါတ်များကို (a2, b2, c2, d2, e1) အဖြစ် ဖော်ပြထားသည်။
SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXenes များ၏ X-ray diffraction တိုင်းတာမှုများကို ပုံ ၂e၁ နှင့် e၂ တွင် အသီးသီး ပြသထားသည်။ ၄.၃၁ နှင့် ၄.၃၂ ရှိ peaks (002) သည် ယခင်ကဖော်ပြခဲ့သော အလွှာလိုက် MXenes Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX38,39,40,41 အသီးသီးနှင့် ကိုက်ညီပါသည်။ XRD ရလဒ်များသည် ကျန်ရှိနေသော ML ဖွဲ့စည်းပုံအချို့နှင့် MAX အဆင့်များ ရှိနေကြောင်းကိုလည်း ညွှန်ပြနေသော်လည်း အများစုမှာ SL Nb4C3Tx နှင့် ဆက်စပ်နေသော XRD ပုံစံများ (ပုံ ၂e၂) ဖြစ်သည်။ MAX အဆင့်၏ အမှုန်ငယ်များ ရှိနေခြင်းသည် ကျပန်း စီထားသော Nb4C3Tx အလွှာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပိုမိုအားကောင်းသော MAX peak ကို ရှင်းပြနိုင်ပါသည်။
နောက်ထပ်သုတေသနပြုချက်သည် R. subcapitata မျိုးစိတ်တွင်ပါဝင်သော အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိများကို အာရုံစိုက်ခဲ့သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် အဏုဇီဝရေညှိများကို ရွေးချယ်ခဲ့ခြင်းမှာ ၎င်းတို့သည် အဓိကအစားအစာကွန်ရက်များတွင် ပါဝင်သော အရေးကြီးထုတ်လုပ်သူများဖြစ်သောကြောင့်ဖြစ်သည်42။ ၎င်းတို့သည် အစားအစာကွင်းဆက်၏ မြင့်မားသောအဆင့်များသို့ သယ်ဆောင်လာသော အဆိပ်အတောက်များကို ဖယ်ရှားနိုင်စွမ်းကြောင့် အဆိပ်သင့်မှု၏ အကောင်းဆုံးညွှန်ပြချက်များထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်43။ ထို့အပြင်၊ R. subcapitata အပေါ် သုတေသနပြုချက်သည် SL Nb-MXenes များသည် ရေချိုအဏုဇီဝများအပေါ် မတော်တဆ အဆိပ်သင့်မှုရှိမရှိကို အလင်းပြနိုင်သည်။ ၎င်းကို သရုပ်ဖော်ရန်အတွက်၊ သုတေသီများသည် အဏုဇီဝတစ်ခုစီတွင် ပတ်ဝန်းကျင်တွင်ရှိသော အဆိပ်သင့်ဒြပ်ပေါင်းများအပေါ် မတူညီသော အာရုံခံနိုင်စွမ်းရှိသည်ဟု ယူဆခဲ့ကြသည်။ သက်ရှိအများစုအတွက်၊ ဒြပ်ပေါင်းပါဝင်မှုနည်းခြင်းသည် ၎င်းတို့၏ကြီးထွားမှုကို မထိခိုက်ဘဲ၊ သတ်မှတ်ထားသော ကန့်သတ်ချက်ထက်ကျော်လွန်သော ပါဝင်မှုများသည် ၎င်းတို့ကို ဟန့်တားနိုင်သည် သို့မဟုတ် သေဆုံးခြင်းကိုပင် ဖြစ်စေနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ အဏုဇီဝရေညှိနှင့် MXenes အကြား မျက်နှာပြင်အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုနှင့် ဆက်စပ်ပြန်လည်ကောင်းမွန်လာမှုဆိုင်ရာ ကျွန်ုပ်တို့၏လေ့လာမှုများအတွက်၊ Nb-MXenes ၏ အန္တရာယ်ကင်းပြီး အဆိပ်သင့်သော ပါဝင်မှုများကို စမ်းသပ်ရန် ကျွန်ုပ်တို့ ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ ဒီလိုလုပ်ဖို့အတွက်၊ ကျွန်တော်တို့ဟာ 0 (ကိုးကားချက်အနေနဲ့)၊ 0.01၊ 0.1 နဲ့ 10 mg l-1 MXene ပါဝင်မှုတွေကို စမ်းသပ်ခဲ့ပြီး၊ MXene ပါဝင်မှု အလွန်မြင့်မားတဲ့ (100 mg l-1 MXene) ပါဝင်မှုတွေပါဝင်တဲ့ ကူးစက်ခံထားရတဲ့ microalgae တွေကိုလည်း စမ်းသပ်ခဲ့ပြီး၊ ဒါဟာ ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာပတ်ဝန်းကျင်တိုင်းအတွက် အလွန်အမင်း အသက်အန္တရာယ်ရှိနိုင်ပါတယ်။
SL Nb-MXenes သည် အဏုဇီဝရေညှိများအပေါ် သက်ရောက်မှုများကို ပုံ ၃ တွင် ပြသထားပြီး 0 mg l-1 နမူနာများအတွက် တိုင်းတာထားသော ကြီးထွားမှုမြှင့်တင်မှု ရာခိုင်နှုန်း (+) သို့မဟုတ် တားဆီးမှု ရာခိုင်နှုန်း (-) အဖြစ် ဖော်ပြထားသည်။ နှိုင်းယှဉ်ကြည့်ရန် Nb-MAX အဆင့်နှင့် ML Nb-MXenes များကိုလည်း စမ်းသပ်ခဲ့ပြီး ရလဒ်များကို SI တွင် ပြသထားသည် (ပုံ S3 ကိုကြည့်ပါ)။ ရရှိလာသောရလဒ်များက ပုံ ၃က၊ ခ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း SL Nb-MXenes သည် 0.01 မှ 10 mg/l အထိ နည်းပါးသော အာရုံစူးစိုက်မှုအပိုင်းအခြားတွင် အဆိပ်အတောက် လုံးဝနီးပါး ကင်းစင်ကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်။ Nb2CTx ၏ကိစ္စတွင် သတ်မှတ်ထားသောအပိုင်းအခြားတွင် ဂေဟဗေဒအဆိပ်သင့်မှု 5% ထက်မပိုကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။
SL (a) Nb2CTx နှင့် (b) Nb4C3TX MXene ရှိနေချိန်တွင် အဏုဇီဝရေညှိများ ကြီးထွားမှုကို လှုံ့ဆော်ခြင်း (+) သို့မဟုတ် တားဆီးခြင်း (-)။ MXene-အဏုဇီဝရေညှိ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုကို ၂၄၊ ၄၈ နှင့် ၇၂ နာရီကြာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ သိသာထင်ရှားသောဒေတာ (t-test, p < 0.05) ကို ကြယ်ပွင့် (*) ဖြင့် မှတ်သားထားသည်။ သိသာထင်ရှားသောဒေတာ (t-test, p < 0.05) ကို ကြယ်ပွင့် (*) ဖြင့် မှတ်သားထားသည်။ Значимые данные (t-критерий, p < 0,05) отмечены звездочкой (*)။ သိသာထင်ရှားသောဒေတာ (t-test, p < 0.05) ကို ကြယ်ပွင့် (*) ဖြင့်မှတ်သားထားသည်။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 (*)။ အရေးကြီးသောဒေတာ (t-test, p < 0.05) ကို ကြယ်ပွင့် (*) ဖြင့် မှတ်သားထားသည်။အနီရောင်မြှားများသည် တားဆီးလှုံ့ဆော်မှု ဖျက်သိမ်းခြင်းကို ညွှန်ပြသည်။
အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ Nb4C3TX ပါဝင်မှုနည်းခြင်းသည် အဆိပ်အတောက်ဖြစ်စေမှု အနည်းငယ်ပိုများသော်လည်း ၇% ထက် မပိုပါ။ မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း၊ MXenes များသည် 100mg L-1 တွင် အဆိပ်သင့်မှုနှင့် အဏုဇီဝရေညှိကြီးထွားမှုကို တားဆီးမှုပိုမိုမြင့်မားကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ MAX သို့မဟုတ် ML နမူနာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အဆိပ်/အဆိပ်သင့်အကျိုးသက်ရောက်မှုများ၏ လမ်းကြောင်းနှင့် အချိန်ပေါ်မူတည်မှုတူညီသော ပစ္စည်းများကို မပြသခဲ့ပါ (အသေးစိတ်အတွက် SI ကိုကြည့်ပါ)။ MAX အဆင့်အတွက် (ပုံ S3 ကိုကြည့်ပါ) အဆိပ်သင့်မှုသည် ၁၅-၂၅% ခန့်အထိရောက်ရှိပြီး အချိန်နှင့်အမျှ တိုးလာသော်လည်း SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX MXene အတွက် ပြောင်းပြန်လမ်းကြောင်းကို တွေ့ရှိခဲ့ရပါသည်။ အဏုဇီဝရေညှိကြီးထွားမှုကို တားဆီးမှုသည် အချိန်နှင့်အမျှ လျော့နည်းသွားသည်။ ၂၄ နာရီအကြာတွင် ၁၇% ခန့်အထိရောက်ရှိပြီး ၇၂ နာရီအကြာတွင် ၅% အောက်သို့ ကျဆင်းသွားသည် (ပုံ ၃က၊ ခ အသီးသီး)။
ပိုအရေးကြီးတာက SL Nb4C3TX အတွက် အဏုဇီဝရေညှိကြီးထွားမှုကို ဟန့်တားခြင်းဟာ ၂၄ နာရီအကြာမှာ ၂၇% လောက်ရောက်ရှိခဲ့ပေမယ့် ၇၂ နာရီအကြာမှာ ၁% လောက်အထိ လျော့ကျသွားပါတယ်။ ဒါကြောင့် ကျွန်တော်တို့ တွေ့ရှိရတဲ့ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လှုံ့ဆော်မှုရဲ့ ပြောင်းပြန်ဟန့်တားမှုအဖြစ် အမည်တပ်ခဲ့ပြီး SL Nb4C3TX MXene အတွက် အကျိုးသက်ရောက်မှု ပိုမိုအားကောင်းခဲ့ပါတယ်။ အဏုဇီဝရေညှိကြီးထွားမှုကို လှုံ့ဆော်မှုကို SL Nb2CTx MXene နဲ့ နှိုင်းယှဉ်ရင် Nb4C3TX (၂၄ နာရီအတွက် 10 mg L-1 မှာ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှု) နဲ့ အစောပိုင်းက သတိပြုမိခဲ့ပါတယ်။ တားဆီးမှု-လှုံ့ဆော်မှု ပြောင်းပြန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ဇီဝဒြပ်ထု နှစ်ဆတိုးနှုန်းကွေးမှာလည်း ကောင်းစွာပြသထားပါတယ် (အသေးစိတ်အတွက် ပုံ S4 ကိုကြည့်ပါ)။ ယခုအချိန်အထိ Ti3C2TX MXene ရဲ့ ဂေဟစနစ်အဆိပ်သင့်မှုကိုသာ မတူညီတဲ့နည်းလမ်းတွေနဲ့ လေ့လာထားပါတယ်။ ဒါဟာ zebrafish သန္ဓေသားတွေအတွက် အဆိပ်အတောက်မရှိပေမယ့် အဏုဇီဝရေညှိ Desmodesmus quadricauda နဲ့ Sorghum saccharatum အပင်တွေအတွက် အလယ်အလတ် ဂေဟစနစ်အဆိပ်သင့်မှုရှိပါတယ်။ သီးခြားအကျိုးသက်ရောက်မှုရဲ့ အခြားဥပမာတွေမှာ ပုံမှန်ဆဲလ်တွေထက် ကင်ဆာဆဲလ်မျိုးစိတ်တွေအတွက် အဆိပ်သင့်မှု ပိုမိုမြင့်မားတာပါဝင်ပါတယ်46,47။ Nb-MXenes ရှိနေချိန်တွင် တွေ့ရှိရသော microalgae ကြီးထွားမှုပြောင်းလဲမှုများကို စမ်းသပ်အခြေအနေများက လွှမ်းမိုးလိမ့်မည်ဟု ယူဆနိုင်ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ chloroplast stroma တွင် pH 8 ခန့်သည် RuBisCO အင်ဇိုင်း၏ ထိရောက်သောလည်ပတ်မှုအတွက် အကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် pH ပြောင်းလဲမှုများသည် photosynthesis နှုန်းကို ဆိုးကျိုးသက်ရောက်စေသည်48,49။ သို့သော်၊ စမ်းသပ်မှုအတွင်း pH တွင် သိသာထင်ရှားသောပြောင်းလဲမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ မတွေ့ရှိခဲ့ပါ (အသေးစိတ်အတွက် SI၊ ပုံ S5 ကိုကြည့်ပါ)။ ယေဘုယျအားဖြင့်၊ Nb-MXenes ပါသော microalgae များကို ပြုစုပျိုးထောင်ခြင်းသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ဖျော်ရည်၏ pH ကို အနည်းငယ်လျော့ကျစေသည်။ သို့သော်၊ ဤကျဆင်းမှုသည် သန့်စင်သောအလတ်စားတစ်ခု၏ pH ပြောင်းလဲမှုနှင့် ဆင်တူသည်။ ထို့အပြင်၊ တွေ့ရှိရသော ကွဲပြားမှုအတိုင်းအတာသည် microalgae သန့်စင်သော ပြုစုပျိုးထောင်မှုအတွက် တိုင်းတာထားသော ကွဲပြားမှုနှင့် ဆင်တူသည် (ထိန်းချုပ်မှုနမူနာ)။ ထို့ကြောင့်၊ photosynthesis သည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ pH ပြောင်းလဲမှုများက သက်ရောက်မှုမရှိကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ ကောက်ချက်ချပါသည်။
ထို့အပြင်၊ ပေါင်းစပ်ထားသော MXene များတွင် မျက်နှာပြင်အဆုံးများ (Tx အဖြစ်ဖော်ပြသည်) ရှိသည်။ ၎င်းတို့သည် အဓိကအားဖြင့် လုပ်ဆောင်ချက်အုပ်စု -O၊ -F နှင့် -OH ဖြစ်သည်။ သို့သော် မျက်နှာပြင်ဓာတုဗေဒသည် ပေါင်းစပ်နည်းလမ်းနှင့် တိုက်ရိုက်ဆက်စပ်နေသည်။ ဤအုပ်စုများသည် မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ကျပန်းဖြန့်ဝေထားသည်ဟု သိရှိထားသောကြောင့် MXene50 ၏ ဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် ၎င်းတို့၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ခန့်မှန်းရန် ခက်ခဲစေသည်။ Tx သည် အလင်းဖြင့် နီယိုဘီယမ်ဓာတ်တိုးခြင်းအတွက် ဓာတ်ကူအားဖြစ်နိုင်ကြောင်း ငြင်းခုံနိုင်သည်။ မျက်နှာပြင်လုပ်ဆောင်ချက်အုပ်စုများသည် heterojunctions51 ဖွဲ့စည်းရန် ၎င်းတို့၏ အခြေခံ photocatalysts များအတွက် anchoring sites များစွာကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ သို့သော်၊ ကြီးထွားမှုအလတ်စားဖွဲ့စည်းမှုသည် ထိရောက်သော photocatalyst ကို မပေးစွမ်းနိုင်ပါ (အသေးစိတ်အလတ်စားဖွဲ့စည်းမှုကို SI ဇယား S6 တွင် တွေ့ရှိနိုင်သည်)။ ထို့အပြင်၊ မျက်နှာပြင်ပြုပြင်မွမ်းမံမှုတိုင်းသည်လည်း အလွန်အရေးကြီးပါသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် MXene များ၏ ဇီဝဗေဒဆိုင်ရာလှုပ်ရှားမှုကို အလွှာ post-processing၊ အောက်ဆီဒေးရှင်း၊ အော်ဂဲနစ်နှင့် အင်အော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများ၏ ဓာတုမျက်နှာပြင်ပြုပြင်မွမ်းမံမှု52,53,54,55,56 သို့မဟုတ် မျက်နှာပြင်အားသွင်းအင်ဂျင်နီယာ38 တို့ကြောင့် ပြောင်းလဲနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် နိုင်အိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ်သည် အလယ်အလတ်ရှိ ပစ္စည်းမတည်မငြိမ်မှုနှင့် တစ်စုံတစ်ရာဆက်စပ်မှုရှိမရှိ စမ်းသပ်ရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အဏုဇီဝရေညှိကြီးထွားမှုအလယ်အလတ်နှင့် အိုင်းယွန်းကင်းစင်သောရေတွင် zeta (ζ) အလားအလာကို လေ့လာမှုများ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည် (နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက်)။ ကျွန်ုပ်တို့၏ရလဒ်များအရ SL Nb-MXenes များသည် အတော်လေးတည်ငြိမ်ကြောင်းပြသသည် (MAX နှင့် ML ရလဒ်များအတွက် SI ပုံ S6 ကိုကြည့်ပါ)။ SL MXenes ၏ zeta အလားအလာမှာ -10 mV ခန့်ဖြစ်သည်။ SR Nb2CTx ၏ကိစ္စတွင် ζ ၏တန်ဖိုးသည် Nb4C3Tx ထက် အနုတ်လက္ခဏာအနည်းငယ်ပိုများသည်။ ζ တန်ဖိုးတွင် ထိုကဲ့သို့သောပြောင်းလဲမှုသည် အနုတ်လက္ခဏာအားသွင်းထားသော MXene nanoflakes များ၏မျက်နှာပြင်သည် ယဉ်ကျေးမှုအလယ်အလတ်မှ အပေါင်းလက္ခဏာအားသွင်းထားသော အိုင်းယွန်းများကို စုပ်ယူကြောင်း ညွှန်ပြနိုင်သည်။ ယဉ်ကျေးမှုအလယ်အလတ်တွင် Nb-MXenes ၏ zeta အလားအလာနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း၏ ယာယီတိုင်းတာမှုများ (အသေးစိတ်အတွက် SI ရှိ ပုံ S7 နှင့် S8 ကိုကြည့်ပါ) သည် ကျွန်ုပ်တို့၏ယူဆချက်ကို ထောက်ခံပုံရသည်။
သို့သော် Nb-MXene SL နှစ်ခုစလုံးသည် သုညမှ အနည်းငယ်သာပြောင်းလဲမှုများ ပြသခဲ့သည်။ ၎င်းသည် microalgae ကြီးထွားမှုအလယ်အလတ်တွင် ၎င်းတို့၏တည်ငြိမ်မှုကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းပြသသည်။ ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ အစိမ်းရောင် microalgae ရှိနေခြင်းသည် အလယ်အလတ်တွင် Nb-MXenes ၏တည်ငြိမ်မှုကို သက်ရောက်မှုရှိမရှိကို ကျွန်ုပ်တို့ အကဲဖြတ်ခဲ့သည်။ အာဟာရမီဒီယာနှင့် ယဉ်ကျေးမှုတွင် microalgae နှင့် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်ပြီးနောက် MXenes ၏ zeta potential နှင့် conductivity ၏ရလဒ်များကို SI တွင် တွေ့ရှိနိုင်သည် (ပုံ S9 နှင့် S10)။ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ microalgae ရှိနေခြင်းသည် MXenes နှစ်ခုလုံး၏ ပျံ့နှံ့မှုကို တည်ငြိမ်စေပုံရသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ သတိပြုမိခဲ့သည်။ Nb2CTx SL ၏ကိစ္စတွင်၊ zeta potential သည် အချိန်နှင့်အမျှ အနုတ်လက္ခဏာတန်ဖိုးများအထိ အနည်းငယ်လျော့နည်းသွားသည် (incubation ၏ ၇၂ နာရီအကြာတွင် -15.8 နှင့် -19.1 mV)။ SL Nb4C3TX ၏ zeta potential သည် အနည်းငယ်တိုးလာသော်လည်း ၇၂ နာရီအကြာတွင် microalgae မရှိသော nanoflakes များထက် ပိုမိုမြင့်မားသောတည်ငြိမ်မှုကို ပြသခဲ့သည် (-18.1 နှင့် -9.1 mV)။
အဏုဇီဝရေညှိများရှိနေချိန်တွင် မွေးမြူထားသော Nb-MXene ပျော်ရည်များ၏ လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းနည်းပါးမှုကိုလည်း ကျွန်ုပ်တို့တွေ့ရှိခဲ့ပြီး အာဟာရဓာတ်ပါဝင်မှုအလယ်အလတ်တွင် အိုင်းယွန်းပမာဏနည်းပါးကြောင်း ညွှန်ပြနေပါသည်။ မှတ်သားစရာကောင်းသည်မှာ ရေရှိ MXenes ၏ မတည်ငြိမ်မှုသည် အဓိကအားဖြင့် မျက်နှာပြင်ဓာတ်တိုးခြင်း57 ကြောင့်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိများသည် Nb-MXene ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ဖြစ်ပေါ်လာသော အောက်ဆိုဒ်များကို တစ်နည်းနည်းဖြင့် ရှင်းလင်းပေးပြီး ၎င်းတို့ဖြစ်ပေါ်မှုကိုပင် တားဆီးပေးသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ သံသယရှိသည် (MXene ဓာတ်တိုးခြင်း)။ အဏုဇီဝရေညှိများ စုပ်ယူသော အရာအမျိုးအစားများကို လေ့လာခြင်းဖြင့် ၎င်းကို မြင်တွေ့နိုင်သည်။
ကျွန်ုပ်တို့၏ ဂေဟဗေဒဆိုင်ရာ အဆိပ်သင့်မှုဆိုင်ရာ လေ့လာမှုများအရ အဏုဇီဝရေညှိများသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ Nb-MXenes ၏ အဆိပ်သင့်မှုကို ကျော်လွှားနိုင်ခဲ့ပြီး လှုံ့ဆော်ပေးသော ကြီးထွားမှုကို ပုံမှန်မဟုတ်သော ဟန့်တားမှုကို ကျော်လွှားနိုင်ခဲ့ကြောင်း ညွှန်ပြနေသော်လည်း၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ လေ့လာမှု၏ ရည်ရွယ်ချက်မှာ ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော လုပ်ဆောင်ချက် ယန္တရားများကို စုံစမ်းစစ်ဆေးရန်ဖြစ်သည်။ ရေညှိကဲ့သို့သော သက်ရှိများသည် ၎င်းတို့၏ ဂေဟစနစ်နှင့် မရင်းနှီးသော ဒြပ်ပေါင်းများ သို့မဟုတ် ပစ္စည်းများနှင့် ထိတွေ့သောအခါ၊ ၎င်းတို့သည် နည်းလမ်းများစွာဖြင့် တုံ့ပြန်နိုင်သည်58,59။ အဆိပ်သင့်သော သတ္တုအောက်ဆိုဒ်များ မရှိခြင်းတွင် အဏုဇီဝရေညှိများသည် ၎င်းတို့ကိုယ်တိုင် စားသုံးနိုင်ပြီး စဉ်ဆက်မပြတ် ကြီးထွားစေနိုင်သည်60။ အဆိပ်သင့်ပစ္စည်းများကို မျိုချပြီးနောက်၊ ပုံသဏ္ဍာန် သို့မဟုတ် ပုံစံပြောင်းလဲခြင်းကဲ့သို့သော ကာကွယ်ရေး ယန္တရားများကို အသက်ဝင်စေနိုင်သည်။ စုပ်ယူမှုဖြစ်နိုင်ခြေကိုလည်း ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည်58,59။ မှတ်သားစရာကောင်းသည်မှာ ကာကွယ်ရေး ယန္တရား၏ မည်သည့်လက္ခဏာမဆို စမ်းသပ်ဒြပ်ပေါင်း၏ အဆိပ်သင့်မှု၏ ရှင်းလင်းသော ညွှန်ပြချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ နောက်ထပ်လုပ်ငန်းတွင်၊ SEM မှတစ်ဆင့် SL Nb-MXene nanoflakes နှင့် အဏုဇီဝရေညှိများအကြား မျက်နှာပြင် အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု အလားအလာနှင့် X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) မှတစ်ဆင့် Nb-based MXene ကို စုပ်ယူနိုင်ခြေကို စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။ လှုပ်ရှားမှု အဆိပ်သင့်မှု ပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် SEM နှင့် XRF ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုများကို MXene ၏ အမြင့်ဆုံး အာရုံစူးစိုက်မှုတွင်သာ ပြုလုပ်ခဲ့ကြောင်း သတိပြုပါ။
SEM ရလဒ်များကို ပုံ ၄ တွင် ပြသထားသည်။ ကုသမှုမခံယူရသေးသော microalgae ဆဲလ်များ (ပုံ ၄က၊ ကိုးကားနမူနာကိုကြည့်ပါ) သည် ပုံမှန် R. subcapitata ပုံသဏ္ဌာန်နှင့် croissant ကဲ့သို့သော ဆဲလ်ပုံသဏ္ဌာန်ကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်း ပြသထားသည်။ ဆဲလ်များသည် ပြားချပ်ပြီး အနည်းငယ်စနစ်တကျမရှိပုံပေါ်သည်။ microalgae ဆဲလ်အချို့သည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ထပ်နေပြီး ရှုပ်ထွေးနေသော်လည်း ၎င်းသည် နမူနာပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကြောင့် ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသည်။ ယေဘုယျအားဖြင့် သန့်စင်သော microalgae ဆဲလ်များသည် ချောမွေ့သောမျက်နှာပြင်ရှိပြီး မည်သည့်ပုံသဏ္ဌာန်ပြောင်းလဲမှုမျှ မပြပါ။
အလွန်အမင်း ပြင်းအား (100 mg L-1) တွင် ၇၂ နာရီကြာ ဓာတ်ပြုမှု ပြုလုပ်ပြီးနောက် အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝ ရေညှိများနှင့် MXene နာနိုစာရွက်များ အကြား မျက်နှာပြင် ဓာတ်ပြုမှုကို ပြသသည့် SEM ပုံများ။ (က) SL နှင့် ဓာတ်ပြုမှု ပြုလုပ်ပြီးနောက် မကုသရသေးသော အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝ ရေညှိများ (ခ) Nb2CTx နှင့် (ဂ) Nb4C3TX MXenes။ Nb-MXene နာနိုအလွှာများကို အနီရောင်မြားများဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားကြောင်း သတိပြုပါ။ နှိုင်းယှဉ်ကြည့်ရန်အတွက်၊ အလင်းအမှောင် မိုက်ခရိုစကုပ်မှ ဓာတ်ပုံများကိုလည်း ထည့်သွင်းထားသည်။
ဆန့်ကျင်ဘက်အနေနဲ့၊ SL Nb-MXene nanoflakes တွေက စုပ်ယူထားတဲ့ microalgae ဆဲလ်တွေဟာ ပျက်စီးသွားပါတယ် (ပုံ ၄ခ၊ ဂ၊ အနီရောင်မြှားတွေကိုကြည့်ပါ)။ Nb2CTx MXene (ပုံ ၄ခ) မှာ microalgae တွေဟာ ပူးတွဲထားတဲ့ two-dimensional nanoscales တွေနဲ့ ကြီးထွားလေ့ရှိပြီး သူတို့ရဲ့ morphology ကို ပြောင်းလဲနိုင်ပါတယ်။ မှတ်သားစရာကတော့ အလင်းအဏုကြည့်မှန်ပြောင်းအောက်မှာ ဒီပြောင်းလဲမှုတွေကို ကျွန်တော်တို့ တွေ့ရှိခဲ့ပါတယ် (အသေးစိတ်အတွက် SI ပုံ S11 ကိုကြည့်ပါ)။ ဒီ morphological transition ဟာ microalgae တွေရဲ့ ဇီဝကမ္မဗေဒနဲ့ ဆဲလ်ထုထည်တိုးမြှင့်ခြင်းလိုမျိုး ဆဲလ် morphology ကိုပြောင်းလဲခြင်းအားဖြင့် သူတို့ကိုယ်သူတို့ ကာကွယ်နိုင်စွမ်းမှာ ယုတ္တိတန်တဲ့ အခြေခံရှိပါတယ်61။ ဒါကြောင့် Nb-MXenes နဲ့ အမှန်တကယ်ထိတွေ့နေတဲ့ microalgae ဆဲလ်အရေအတွက်ကို စစ်ဆေးဖို့ အရေးကြီးပါတယ်။ SEM လေ့လာမှုတွေအရ microalgae ဆဲလ် ၅၂% ခန့်ဟာ Nb-MXenes နဲ့ ထိတွေ့ခဲ့ရပြီး ဒီ microalgae ဆဲလ် ၄၈% ဟာ ထိတွေ့မှုကို ရှောင်ရှားခဲ့တယ်လို့ ပြသခဲ့ပါတယ်။ SL Nb4C3Tx MXene အတွက်၊ အဏုဇီဝရေညှိများသည် MXene နှင့်ထိတွေ့မှုကို ရှောင်ရှားရန်ကြိုးစားကြပြီး ထို့ကြောင့် နှစ်ဖက်မြင် နာနိုအကြေးခွံများမှ ဒေသအလိုက် ကြီးထွားလာကြသည် (ပုံ ၄ဂ)။ သို့သော်၊ အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များထဲသို့ နာနိုအကြေးခွံများ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်မှုနှင့် ၎င်းတို့၏ပျက်စီးမှုကို ကျွန်ုပ်တို့ မတွေ့ရှိခဲ့ပါ။
ဆဲလ်မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အမှုန်များ စုပ်ယူမှုနှင့် shading (shading) effect ဟုခေါ်သော အရာကြောင့် photosynthesis ပိတ်ဆို့ခြင်းအပေါ် အချိန်ပေါ်မူတည်သော တုံ့ပြန်မှုအပြုအမူတစ်ခုလည်းဖြစ်သည်။ microalgae နှင့် အလင်းရင်းမြစ်ကြားရှိ အရာဝတ္ထုတစ်ခုစီ (ဥပမာ Nb-MXene nanoflakes) သည် chloroplasts မှ စုပ်ယူသော အလင်းပမာဏကို ကန့်သတ်ထားသည်မှာ ထင်ရှားပါသည်။ သို့သော် ၎င်းသည် ရရှိလာသော ရလဒ်များအပေါ် သိသာထင်ရှားသော သက်ရောက်မှုရှိသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ သံသယမရှိပါ။ ကျွန်ုပ်တို့၏ အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့် လေ့လာတွေ့ရှိချက်များအရ microalgae ဆဲလ်များသည် Nb-MXenes နှင့် ထိတွေ့နေသော်လည်း 2D nanoflakes များသည် microalgae ၏ မျက်နှာပြင်တွင် လုံးဝ ရစ်ပတ်ထားခြင်း သို့မဟုတ် ကပ်ငြိနေခြင်း မရှိပါ။ ယင်းအစား nanoflakes များသည် ၎င်းတို့၏ မျက်နှာပြင်ကို မဖုံးအုပ်ဘဲ microalgae ဆဲလ်များဆီသို့ ဦးတည်နေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ထိုကဲ့သို့သော nanoflakes/microalgae အစုံသည် microalgae ဆဲလ်များမှ စုပ်ယူသော အလင်းပမာဏကို သိသိသာသာ ကန့်သတ်နိုင်မည် မဟုတ်ပါ။ ထို့အပြင်၊ လေ့လာမှုအချို့က နှစ်ဖက်မြင် နာနိုပစ္စည်းများ 63,64,65,66 ရှိနေချိန်တွင် အလင်းစွမ်းအင်သုံး သက်ရှိများ၏ အလင်းစုပ်ယူမှုတွင် တိုးတက်မှုကိုပင် ပြသခဲ့သည်။
SEM ပုံရိပ်များသည် မိုက်ခရိုရေညှိဆဲလ်များမှ နိုင်အိုဘီယမ်စုပ်ယူမှုကို တိုက်ရိုက်အတည်မပြုနိုင်သောကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ နောက်ထပ်လေ့လာမှုသည် ဤပြဿနာကို ရှင်းလင်းစေရန် X-ray fluorescence (XRF) နှင့် X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ MXenes နှင့် ဓာတ်ပြုမှုမရှိသော reference microalgae နမူနာများ၊ မိုက်ခရိုရေညှိဆဲလ်များ၏ မျက်နှာပြင်မှ ခွဲထွက်သွားသော MXene nanoflakes များနှင့် ပူးတွဲပါ MXenes ဖယ်ရှားပြီးနောက် microalgal ဆဲလ်များကို နှိုင်းယှဉ်ခဲ့ပါသည်။ Nb စုပ်ယူမှုမရှိပါက၊ ပူးတွဲပါ nanoscales ဖယ်ရှားပြီးနောက် microalgae ဆဲလ်များမှရရှိသော Nb တန်ဖိုးသည် သုညဖြစ်သင့်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ Nb စုပ်ယူမှုဖြစ်ပေါ်ပါက XRF နှင့် XPS ရလဒ်နှစ်ခုလုံးသည် ရှင်းလင်းသော Nb အမြင့်ဆုံးကို ပြသသင့်သည်။
XRF ရောင်စဉ်တန်းများ၏ကိစ္စတွင်၊ SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXene တို့နှင့် ဓာတ်ပြုပြီးနောက် SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx MXene အတွက် Nb ထိပ်ဖျားများကို microalgae နမူနာများက ပြသခဲ့သည် (ပုံ 5a ကိုကြည့်ပါ၊ MAX နှင့် ML MXene များအတွက် ရလဒ်များကို SI၊ ပုံ S12–C17 တွင် ပြသထားကြောင်းလည်း သတိပြုပါ)။ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ Nb ထိပ်ဖျား၏ ပြင်းထန်မှုသည် နှစ်ခုစလုံးတွင် အတူတူပင်ဖြစ်သည် (ပုံ 5a ရှိ အနီရောင်ဘားများ)။ ၎င်းက ရေညှိများသည် Nb ပိုမိုစုပ်ယူနိုင်ခြင်းမရှိကြောင်းနှင့် ဆဲလ်များတွင် Nb စုဆောင်းမှုအတွက် အများဆုံးစွမ်းရည်ကို ရရှိခဲ့သော်လည်း Nb4C3Tx MXene ကို microalgae ဆဲလ်များနှင့် နှစ်ဆပိုမိုတွယ်ကပ်နေခဲ့ကြောင်း ညွှန်ပြသည် (ပုံ 5a ရှိ အပြာရောင်ဘားများ)။ မှတ်သားစရာကောင်းသည်မှာ microalgae ၏ သတ္တုများကို စုပ်ယူနိုင်စွမ်းသည် ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ သတ္တုအောက်ဆိုဒ်များ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုပေါ်တွင် မူတည်သည်67,68။ Shamshada နှင့်အဖွဲ့67 တို့သည် pH မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ ရေချိုရေညှိများ၏ စုပ်ယူနိုင်စွမ်း လျော့ကျသွားကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ Raize နှင့်အဖွဲ့ ၆၈ တို့က Pb2+ အတွက် Ni2+ ထက် ပင်လယ်ရေညှိများ၏ သတ္တုစုပ်ယူနိုင်စွမ်း ၂၅% ခန့် ပိုများကြောင်း မှတ်ချက်ပြုခဲ့သည်။
(က) SL Nb-MXenes (100 mg L-1) ၏ အလွန်အမင်း အာရုံစူးစိုက်မှုတွင် ၇၂ နာရီကြာ မွေးမြူထားသော အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များမှ အခြေခံ Nb စုပ်ယူမှု၏ XRF ရလဒ်များ။ ရလဒ်များအရ သန့်စင်သော အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များ (ထိန်းချုပ်မှုနမူနာ၊ မီးခိုးရောင်ကော်လံများ)၊ မျက်နှာပြင် အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များမှ ခွဲထုတ်ထားသော 2D နာနိုအမှုန်များ (အပြာရောင်ကော်လံများ) နှင့် မျက်နှာပြင်မှ 2D နာနိုအမှုန်များကို ခွဲထုတ်ပြီးနောက် အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များတွင် α ရှိနေခြင်းကို ပြသထားသည် (အနီရောင်ကော်လံများ)။ ဒြပ်စင် Nb ပမာဏ၊ (ခ) SL Nb-MXenes များနှင့် မွေးမြူပြီးနောက် အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များတွင်ရှိသော အဏုဇီဝအော်ဂဲနစ်အစိတ်အပိုင်းများ (C=O နှင့် CHx/C–O) နှင့် Nb အောက်ဆိုဒ်များ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုရာခိုင်နှုန်း၊ (ဂ–င) အဏုဇီဝရေညှိဆဲလ်များမှ အတွင်းပိုင်းသို့ ထည့်သွင်းထားသော XPS SL Nb2CTx ရောင်စဉ်တန်းများနှင့် (fh) SL Nb4C3Tx MXene တို့၏ ဖွဲ့စည်းမှုထိပ်ကို ကိုက်ညီစေခြင်း။
ထို့ကြောင့် Nb ကို algal ဆဲလ်များမှ အောက်ဆိုဒ်ပုံစံဖြင့် စုပ်ယူနိုင်မည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ မျှော်လင့်ခဲ့ပါသည်။ ၎င်းကိုစမ်းသပ်ရန်အတွက် MXenes Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX နှင့် algae ဆဲလ်များတွင် XPS လေ့လာမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ algae ဆဲလ်များမှ ခွဲထုတ်ထားသော Nb-MXenes နှင့် MXenes များနှင့် microalgae တို့၏ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုရလဒ်များကို ပုံ ၅ခ တွင် ပြသထားပါသည်။ မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း microalgae မျက်နှာပြင်မှ MXene ကို ဖယ်ရှားပြီးနောက် microalgae နမူနာများတွင် Nb 3d peaks များကို ကျွန်ုပ်တို့ ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့ပါသည်။ C=O၊ CHx/CO နှင့် Nb oxides များ၏ ပမာဏဆိုင်ရာ ဆုံးဖြတ်ချက်ကို Nb2CTx SL (ပုံ ၅c–e) နှင့် Nb4C3Tx SL (ပုံ ၅c–e) ဖြင့် ရရှိသော Nb 3d၊ O 1s နှင့် C 1s spectra များအပေါ် အခြေခံ၍ တွက်ချက်ခဲ့သည်။ incubated microalgae မှ ရရှိသော C=O၊ O 1s နှင့် C 1s spectra များအပေါ် အခြေခံ၍။ ပုံ ၅f–h) MXenes။ ဇယား S1-3 တွင် ကိုက်ညီမှုမှ ရရှိလာသော peak parameters များနှင့် ಒಟ್ಟಾರೆဓာတုဗေဒ၏ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို ပြသထားသည်။ Nb2CTx SL နှင့် Nb4C3Tx SL (ပုံ 5c၊ f) ၏ Nb 3d ဒေသများသည် Nb2O5 အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုနှင့် ကိုက်ညီကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ ဤနေရာတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် spectra များတွင် MXene နှင့်ဆက်စပ်သော peaks များကို မတွေ့ရှိခဲ့ဘဲ microalgae ဆဲလ်များသည် Nb ၏ oxide form ကိုသာ စုပ်ယူကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် C 1s spectrum ကို C–C၊ CHx/C–O၊ C=O နှင့် –COOH အစိတ်အပိုင်းများနှင့် ခန့်မှန်းတွက်ချက်ခဲ့သည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် CHx/C–O နှင့် C=O peaks များကို microalgae ဆဲလ်များ၏ organic contribution သို့ သတ်မှတ်ပေးခဲ့သည်။ ဤ organic components များသည် Nb2CTx SL နှင့် Nb4C3TX SL ရှိ C 1s peaks များ၏ 36% နှင့် 41% အသီးသီးရှိသည်။ ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3TX ၏ O 1s spectra များကို microalgae ၏ organic components (CHx/CO) နှင့် မျက်နှာပြင်စုပ်ယူထားသောရေတို့ဖြင့် Nb2O5၊ microalgae ၏ organic components (CHx/CO) နှင့် မျက်နှာပြင်စုပ်ယူထားသောရေတို့ဖြင့် ချိန်ညှိပေးခဲ့သည်။
နောက်ဆုံးအနေနဲ့ XPS ရလဒ်တွေက Nb ရဲ့ရှိနေခြင်းကိုသာမက Nb ရဲ့ပုံစံကိုပါ ရှင်းရှင်းလင်းလင်း ညွှန်ပြနေပါတယ်။ Nb 3d အချက်ပြမှုရဲ့ အနေအထားနဲ့ deconvolution ရဲ့ရလဒ်တွေအရ Nb ဟာ အောက်ဆိုဒ်ပုံစံနဲ့သာ စုပ်ယူပြီး အိုင်းယွန်းတွေ ဒါမှမဟုတ် MXene ကိုယ်တိုင်ကို စုပ်ယူတာမဟုတ်ဘူးလို့ အတည်ပြုပါတယ်။ ထို့အပြင် XPS ရလဒ်တွေက microalgae ဆဲလ်တွေဟာ SL Nb4C3TX MXene နဲ့ နှိုင်းယှဉ်ရင် SL Nb2CTx ကနေ Nb အောက်ဆိုဒ်တွေကို စုပ်ယူနိုင်စွမ်း ပိုကောင်းတယ်လို့ ပြသခဲ့ပါတယ်။
ကျွန်ုပ်တို့၏ Nb စုပ်ယူမှုရလဒ်များသည် အထင်ကြီးစရာကောင်းပြီး MXene ယိုယွင်းမှုကို ဖော်ထုတ်နိုင်စေသော်လည်း 2D nanoflakes များတွင် ဆက်စပ်နေသော morphological ပြောင်းလဲမှုများကို ခြေရာခံရန် နည်းလမ်းမရှိပါ။ ထို့ကြောင့်၊ 2D Nb-MXene nanoflakes နှင့် microalgae ဆဲလ်များတွင် ဖြစ်ပေါ်သော မည်သည့်ပြောင်းလဲမှုကိုမဆို တိုက်ရိုက်တုံ့ပြန်နိုင်သည့် သင့်လျော်သောနည်းလမ်းတစ်ခုကို တီထွင်ရန်လည်း ကျွန်ုပ်တို့ ဆုံးဖြတ်ခဲ့သည်။ အပြန်အလှန် ဆက်စပ်နေသော မျိုးစိတ်များသည် မည်သည့်ပြောင်းလဲမှု၊ ပြိုကွဲမှု သို့မဟုတ် defragmentation ကိုမဆို ကြုံတွေ့ရပါက၊ ၎င်းသည် ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာ၏ အချင်း၊ လုံးဝန်းမှု၊ Feret အကျယ် သို့မဟုတ် Feret အရှည်ကဲ့သို့သော ပုံသဏ္ဍာန် parameters များတွင် ပြောင်းလဲမှုများအဖြစ် လျင်မြန်စွာ ပေါ်လာသင့်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယူဆကြောင်း မှတ်သားထားရန် အရေးကြီးပါသည်။ ဤ parameters များသည် ရှည်လျားသော အမှုန်များ သို့မဟုတ် နှစ်ဘက်မြင် nanoflakes များကို ဖော်ပြရန်အတွက် သင့်လျော်သောကြောင့်၊ dynamic particle shape analysis ဖြင့် ၎င်းတို့၏ ခြေရာခံခြင်းသည် reduction အတွင်း SL Nb-MXene nanoflakes များ၏ morphological transformation အကြောင်း အဖိုးတန်အချက်အလက်များကို ပေးလိမ့်မည်။
ရရှိလာသောရလဒ်များကို ပုံ ၆ တွင်ပြသထားသည်။ နှိုင်းယှဉ်ကြည့်ရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် မူရင်း MAX အဆင့်နှင့် ML-MXenes များကိုလည်း စမ်းသပ်ခဲ့ပါသည် (SI ပုံ S18 နှင့် S19 ကိုကြည့်ပါ)။ အမှုန်ပုံသဏ္ဍာန်၏ dynamic analysis အရ Nb-MXene SL နှစ်ခု၏ ပုံသဏ္ဍာန် parameter အားလုံးသည် microalgae နှင့် ဓါတ်ပြုပြီးနောက် သိသိသာသာပြောင်းလဲသွားကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာအချင်း parameter (ပုံ ၆a၊ b) ဖြင့်ပြသထားသည့်အတိုင်း၊ ကြီးမားသော nanoflakes များ၏ အပိုင်းအစ၏ လျော့နည်းသော peak intensity သည် ၎င်းတို့သည် အပိုင်းအစငယ်များအဖြစ်သို့ ယိုယွင်းပျက်စီးသွားတတ်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ပုံ ၆c တွင်၊ d သည် flakes များ၏ transverse အရွယ်အစား (nanoflakes များ၏ elongation) နှင့်ဆက်စပ်သော peaks များ လျော့ကျမှုကို ပြသထားပြီး၊ 2D nanoflakes များကို ပိုမိုအမှုန်ပုံသဏ္ဍာန်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းကို ညွှန်ပြသည်။ ပုံ ၆e-h သည် Feret ၏ အကျယ်နှင့် အရှည်ကို အသီးသီးပြသထားသည်။ Feret အကျယ်နှင့် အရှည်သည် အပြန်အလှန်ဆက်စပ် parameters များဖြစ်ပြီး ထို့ကြောင့် အတူတကွ ထည့်သွင်းစဉ်းစားသင့်သည်။ microalgae ရှိနေချိန်တွင် 2D Nb-MXene nanoflakes များကို incubation ပြီးနောက်၊ ၎င်းတို့၏ Feret correlation peaks များ ပြောင်းလဲသွားကာ ၎င်းတို့၏ intensity လျော့နည်းသွားသည်။ ဤရလဒ်များကို morphology၊ XRF နှင့် XPS တို့နှင့် ပေါင်းစပ်၍ ကျွန်ုပ်တို့ ကောက်ချက်ချရာတွင် အောက်ဆီဒေးရှင်းပြုလုပ်ထားသော MXene များသည် ပိုမိုတွန့်လိမ်ပြီး အပိုင်းအစများနှင့် ဂလိုဘယ်အောက်ဆိုဒ်အမှုန်များ 69,70 အဖြစ် ပြိုကွဲလာသည်နှင့်အမျှ တွေ့ရှိရသည့် ပြောင်းလဲမှုများသည် အောက်ဆီဒေးရှင်းနှင့် အားကောင်းစွာ ဆက်စပ်နေကြောင်း ကောက်ချက်ချခဲ့သည်။
အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိများနှင့် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိပြီးနောက် MXene အသွင်ပြောင်းမှုကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း။ ဒိုင်းနမစ် အမှုန်ပုံသဏ္ဍာန် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုသည် (က၊ ခ) ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာ၏ အချင်း၊ (ဂ၊ ဃ) လုံးဝန်းမှု၊ (င၊ စ) Feret အကျယ်နှင့် (ဆ၊ ဇ) Feret အရှည်ကဲ့သို့သော ကန့်သတ်ချက်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားသည်။ ဤရည်ရွယ်ချက်အတွက်၊ ရည်ညွှန်း အဏုဇီဝရေညှိ နမူနာနှစ်ခုကို မူလ SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3Tx MXenes၊ SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3Tx MXenes၊ ပြိုကွဲသွားသော အဏုဇီဝရေညှိများနှင့် ကုသထားသော အဏုဇီဝရေညှိ SL Nb2CTx နှင့် SL Nb4C3Tx MXenes တို့နှင့်အတူ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ အနီရောင်မြှားများသည် လေ့လာထားသော နှစ်ဘက်မြင် နာနိုအမှုန်များ၏ ပုံသဏ္ဍာန်ကန့်သတ်ချက်များ၏ အကူးအပြောင်းများကို ပြသထားသည်။
ပုံသဏ္ဍာန် ကန့်သတ်ချက် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုသည် အလွန်ယုံကြည်စိတ်ချရသောကြောင့်၊ ၎င်းသည် microalgae ဆဲလ်များတွင် morphological ပြောင်းလဲမှုများကိုလည်း ဖော်ထုတ်နိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ 2D Nb nanoflakes များနှင့် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိပြီးနောက် သန့်စင်သော microalgae ဆဲလ်များနှင့် ဆဲလ်များ၏ ညီမျှသော စက်ဝိုင်းဧရိယာ အချင်း၊ လုံးဝန်းမှုနှင့် Feret အကျယ်/အရှည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ ပုံ 6a-h တွင် peak intensity လျော့ကျခြင်းနှင့် maxima သည် မြင့်မားသောတန်ဖိုးများဆီသို့ ရွေ့လျားခြင်းဖြင့် သက်သေပြထားသည့်အတိုင်း ရေညှိဆဲလ်များ၏ ပုံသဏ္ဍာန် ကန့်သတ်ချက်များတွင် ပြောင်းလဲမှုများကို ပြသထားသည်။ အထူးသဖြင့်၊ ဆဲလ် လုံးဝန်းမှု ကန့်သတ်ချက်များသည် ရှည်လျားသောဆဲလ်များတွင် လျော့ကျခြင်းနှင့် စက်ဝိုင်းဆဲလ်များတွင် တိုးလာခြင်းကို ပြသခဲ့သည် (ပုံ 6a၊ b)။ ထို့အပြင်၊ SL Nb2CTx MXene (ပုံ 6e) နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက Feret ဆဲလ်အကျယ်သည် SL Nb4C3TX MXene (ပုံ 6f) နှင့် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိပြီးနောက် မိုက်ခရိုမီတာများစွာ တိုးလာသည်။ ၎င်းသည် Nb2CTx SR နှင့် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိသောအခါ microalgae များမှ Nb အောက်ဆိုဒ်များကို အားကောင်းစွာ စုပ်ယူခြင်းကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ သံသယရှိသည်။ ၎င်းတို့၏ မျက်နှာပြင်တွင် Nb flakes များ ပိုမို မာကျောမှုနည်းခြင်းသည် ဆဲလ်ကြီးထွားမှုကို အနည်းဆုံး အရိပ်အာဝါသဖြင့် ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။
မိုက်ခရိုရေညှိများ၏ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစား၏ ကန့်သတ်ချက်များတွင် ပြောင်းလဲမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့၏ လေ့လာတွေ့ရှိချက်များသည် အခြားလေ့လာမှုများကို ဖြည့်စွက်ပေးပါသည်။ အစိမ်းရောင် မိုက်ခရိုရေညှိများသည် ဆဲလ်အရွယ်အစား၊ ပုံသဏ္ဍာန် သို့မဟုတ် ဇီဝဖြစ်စဉ်ကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ပတ်ဝန်းကျင်ဖိစီးမှုကို တုံ့ပြန်သည့်အနေဖြင့် ၎င်းတို့၏ ပုံသဏ္ဍာန်ကို ပြောင်းလဲနိုင်သည်61။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ဆဲလ်များ၏ အရွယ်အစားကို ပြောင်းလဲခြင်းသည် အာဟာရဓာတ်များ စုပ်ယူမှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေသည်71။ ရေညှိဆဲလ်ငယ်များသည် အာဟာရစုပ်ယူမှု နည်းပါးပြီး ကြီးထွားမှုနှုန်း ချို့ယွင်းကြောင်း ပြသသည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ ဆဲလ်ကြီးများသည် အာဟာရဓာတ်များကို ပိုမိုစားသုံးလေ့ရှိပြီး ၎င်းတို့ကို ဆဲလ်အတွင်းသို့ စုပုံထားသည်72,73။ Machado နှင့် Soares တို့သည် မှိုသတ်ဆေး triclosan သည် ဆဲလ်အရွယ်အစားကို တိုးစေနိုင်ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ၎င်းတို့သည် ရေညှိများ၏ ပုံသဏ္ဍာန်တွင် ကြီးမားသော ပြောင်းလဲမှုများကိုလည်း တွေ့ရှိခဲ့သည်74။ ထို့အပြင်၊ Yin et al.9 သည် လျှော့ချထားသော graphene oxide nanocomposites များနှင့် ထိတွေ့ပြီးနောက် ရေညှိများတွင် morphological ပြောင်းလဲမှုများကိုလည်း ဖော်ပြခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ မိုက်ခရိုရေညှိ၏ အရွယ်အစား/ပုံသဏ္ဍာန် ကန့်သတ်ချက်များ ပြောင်းလဲခြင်းသည် MXene ရှိနေခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာကြောင်း ထင်ရှားသည်။ အရွယ်အစားနှင့် ပုံသဏ္ဍာန်တွင် ဤပြောင်းလဲမှုသည် အာဟာရစုပ်ယူမှု ပြောင်းလဲမှုများကို ညွှန်ပြသောကြောင့်၊ အရွယ်အစားနှင့် ပုံသဏ္ဍာန် ကန့်သတ်ချက်များကို အချိန်နှင့်အမျှ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းသည် Nb-MXenes ရှိနေချိန်တွင် မိုက်ခရိုရေညှိများမှ niobium oxide စုပ်ယူမှုကို ပြသနိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယုံကြည်ပါသည်။
ထို့အပြင်၊ MXene များသည် ရေညှိများရှိနေချိန်တွင် အောက်ဆီဒေးရှင်းဖြစ်နိုင်သည်။ Dalai နှင့်အဖွဲ့သည် nano-TiO2 နှင့် Al2O376 နှင့်ထိတွေ့ထားသော အစိမ်းရောင်ရေညှိများ၏ morphology သည် တစ်သမတ်တည်းမဟုတ်ကြောင်း လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ လေ့လာတွေ့ရှိချက်များသည် လက်ရှိလေ့လာမှုနှင့် ဆင်တူသော်လည်း၊ ၎င်းသည် 2D nanoflakes များရှိနေချိန်တွင် MXene ပြိုကွဲမှုထုတ်ကုန်များအရ bioremediation ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို လေ့လာခြင်းနှင့်သာ သက်ဆိုင်ပြီး nanoparticles များမဟုတ်ပါ။ MXene များသည် သတ္တုအောက်ဆိုဒ်များအဖြစ် ပြိုကွဲနိုင်သောကြောင့်၊၃၁၊၃၂၊၇၇၊၇၈ ကျွန်ုပ်တို့၏ Nb nanoflakes များသည် microalgae ဆဲလ်များနှင့် ဓါတ်ပြုပြီးနောက် Nb အောက်ဆိုဒ်များကိုလည်း ဖွဲ့စည်းနိုင်သည်ဟု ယူဆရန် ကျိုးကြောင်းဆီလျော်ပါသည်။
အောက်ဆီဒေးရှင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကိုအခြေခံသည့် ပြိုကွဲမှုယန္တရားမှတစ်ဆင့် 2D-Nb nanoflakes များလျှော့ချခြင်းကိုရှင်းပြရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) (ပုံ 7a,b) နှင့် X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ပုံ 7) ကို အသုံးပြု၍ လေ့လာမှုများကို ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ 7c-i နှင့်ဇယား S4-5)။ ချဉ်းကပ်မှုနှစ်ခုစလုံးသည် 2D ပစ္စည်းများ၏ အောက်ဆီဒေးရှင်းကိုလေ့လာရန်နှင့် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ဖြည့်စွက်ရန်သင့်လျော်ပါသည်။ HRTEM သည် two-dimensional layered structures များ၏ ယိုယွင်းပျက်စီးမှုနှင့် သတ္တုအောက်ဆိုဒ် nanoparticles များ၏ နောက်ဆက်တွဲပေါ်လာမှုကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနိုင်ပြီး XPS သည် မျက်နှာပြင်ချည်နှောင်မှုများကို အာရုံခံနိုင်စွမ်းရှိသည်။ ဤရည်ရွယ်ချက်အတွက်၊ microalgae ဆဲလ်ပျံ့နှံ့မှုများမှ ထုတ်ယူထားသော 2D Nb-MXene nanoflakes များကို စမ်းသပ်ခဲ့ပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ microalgae ဆဲလ်များနှင့် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်ပြီးနောက် ၎င်းတို့၏ပုံသဏ္ဍာန်ဖြစ်သည် (ပုံ 7 ကိုကြည့်ပါ)။
အောက်ဆီဒေးရှင်းဖြစ်စေသော (a) SL Nb2CTx နှင့် (b) SL Nb4C3Tx MXenes များ၏ morphology ကိုပြသသည့် HRTEM ပုံများ၊ (c) လျော့ချပြီးနောက် အောက်ဆိုဒ်ထုတ်ကုန်များ၏ ဖွဲ့စည်းမှု၊ (d–f) အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိဖြင့် ပြုပြင်ထားသော SL Nb2CTx နှင့် (g–i) Nb4C3Tx SL ၏ XPS ရောင်စဉ်တန်းများ၏ အစိတ်အပိုင်းများ၏ ထိပ်တိုက်ကိုက်ညီမှုကို ပြသသည့် XPS ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုရလဒ်များ။
HRTEM လေ့လာမှုများက Nb-MXene nanoflakes အမျိုးအစားနှစ်မျိုး၏ အောက်ဆီဒေးရှင်းကို အတည်ပြုခဲ့သည်။ nanoflakes များသည် ၎င်းတို့၏ နှစ်ဘက်မြင်ပုံသဏ္ဌာန်ကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ထိန်းသိမ်းထားနိုင်သော်လည်း၊ အောက်ဆီဒေးရှင်းသည် MXene nanoflakes များ၏ မျက်နှာပြင်ကို ဖုံးအုပ်ထားသော nanoparticles အများအပြား ပေါ်လာစေသည် (ပုံ 7a၊ b ကိုကြည့်ပါ)။ c Nb 3d နှင့် O 1s အချက်ပြမှုများ၏ XPS ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုက Nb အောက်ဆိုဒ်များ နှစ်ခုစလုံးတွင် ဖွဲ့စည်းထားကြောင်း ဖော်ပြသည်။ ပုံ 7c တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ 2D MXene Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX တွင် NbO နှင့် Nb2O5 အောက်ဆိုဒ်များ ရှိနေခြင်းကို ညွှန်ပြသည့် Nb 3d အချက်ပြမှုများရှိပြီး O 1s အချက်ပြမှုများသည် 2D nanoflake မျက်နှာပြင်၏ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းနှင့် ဆက်စပ်နေသော O–Nb ချည်နှောင်မှုအရေအတွက်ကို ညွှန်ပြသည်။ Nb-C နှင့် Nb3+-O တို့နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက Nb အောက်ဆိုဒ် ပံ့ပိုးကူညီမှုသည် အဓိကကျကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ သတိပြုမိပါသည်။
ပုံ 7g–i တွင် မိုက်ခရိုအယ်လ်ဂေးဆဲလ်များမှ ခွဲထုတ်ထားသော Nb 3d၊ C 1s နှင့် O 1s SL Nb2CTx (ပုံ 7d–f ကိုကြည့်ပါ) နှင့် SL Nb4C3TX MXene တို့၏ XPS ရောင်စဉ်များကို ပြသထားသည်။ Nb-MXenes အမြင့်ဆုံး parameters များ၏ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို ဇယား S4–5 တွင် အသီးသီးဖော်ပြထားသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် Nb 3d ၏ ဖွဲ့စည်းမှုကို ဦးစွာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ မိုက်ခရိုအယ်လ်ဂေးဆဲလ်များမှ စုပ်ယူထားသော Nb နှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် မိုက်ခရိုအယ်လ်ဂေးဆဲလ်များမှ ခွဲထုတ်ထားသော MXene တွင် Nb2O5 မှလွဲ၍ အခြားအစိတ်အပိုင်းများကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ Nb2CTx SL တွင် Nb3+-O ၏ ပံ့ပိုးကူညီမှုကို 15% ပမာဏဖြင့် ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့ပြီး Nb 3d ရောင်စဉ်၏ ကျန်အပိုင်းတွင် Nb2O5 (85%) က လွှမ်းမိုးထားသည်။ ထို့အပြင် SL Nb4C3TX နမူနာတွင် Nb-C (9%) နှင့် Nb2O5 (91%) အစိတ်အပိုင်းများ ပါဝင်သည်။ ဤနေရာတွင် Nb-C သည် Nb4C3Tx SR ရှိ သတ္တုကာဗိုက်၏ အတွင်းပိုင်းအက်တမ်အလွှာနှစ်ခုမှ လာသည်။ ထို့နောက် ကျွန်ုပ်တို့သည် အတွင်းပိုင်းနမူနာများတွင်ကဲ့သို့ပင် C 1s ရောင်စဉ်များကို မတူညီသော အစိတ်အပိုင်းလေးခုနှင့် ချိတ်ဆက်ထားသည်။ မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း C 1s ရောင်စဉ်တွင် ဂရပ်ဖစ်ကာဗွန်က လွှမ်းမိုးထားပြီး၊ ထို့နောက်တွင် မိုက်ခရိုအယ်လ်ဂေးဆဲလ်များမှ အော်ဂဲနစ်အမှုန်များ (CHx/CO နှင့် C=O) မှ ပံ့ပိုးမှုများ ရှိသည်။ ထို့အပြင်၊ O 1s ရောင်စဉ်တွင်၊ မိုက်ခရိုအယ်လ်ဂေးဆဲလ်များ၏ အော်ဂဲနစ်ပုံစံများ၊ နိုင်အိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ်နှင့် စုပ်ယူထားသောရေတို့၏ ပံ့ပိုးမှုများကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။
ထို့အပြင်၊ Nb-MXenes ဖြတ်တောက်မှုသည် အာဟာရဓာတ်အလတ်စားနှင့်/သို့မဟုတ် အဏုဇီဝဆဲလ်များတွင် reactive oxygen species (ROS) ရှိနေခြင်းနှင့် ဆက်စပ်မှုရှိမရှိကို ကျွန်ုပ်တို့ စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့ပါသည်။ ဤရည်ရွယ်ချက်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ယဉ်ကျေးမှုအလတ်စားရှိ singlet oxygen (1O2) အဆင့်နှင့် အဏုဇီဝအယ်လ်ဂျီတွင် antioxidant အဖြစ် လုပ်ဆောင်သော thiol တစ်မျိုးဖြစ်သည့် intracellular glutathione ကို အကဲဖြတ်ခဲ့ပါသည်။ ရလဒ်များကို SI (ပုံ S20 နှင့် S21) တွင် ပြသထားသည်။ SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX MXenes များပါဝင်သော ယဉ်ကျေးမှုများကို 1O2 ပမာဏ လျော့နည်းစွာ ဖော်ပြထားပါသည် (ပုံ S20 ကိုကြည့်ပါ)။ SL Nb2CTx တွင် MXene 1O2 သည် 83% ခန့်အထိ လျော့ကျသွားသည်။ SL ကိုအသုံးပြုသော အဏုဇီဝအယ်လ်ဂျီယဉ်ကျေးမှုများအတွက် Nb4C3TX 1O2 သည် 73% အထိ ပိုမိုလျော့ကျသွားခဲ့သည်။ စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ 1O2 ပြောင်းလဲမှုများသည် ယခင်ကတွေ့ရှိခဲ့ရသော inhibitory-stimulatory effect နှင့် အတူတူပင်ဖြစ်သည် (ပုံ 3 ကိုကြည့်ပါ)။ တောက်ပသောအလင်းရောင်တွင် incubation သည် photooxidation ကို ပြောင်းလဲစေနိုင်သည်ဟု ငြင်းခုံနိုင်ပါသည်။ သို့သော်၊ ထိန်းချုပ်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုရလဒ်များက စမ်းသပ်မှုအတွင်း 1O2 အဆင့်များသည် တသမတ်တည်းနီးပါးရှိကြောင်း ပြသခဲ့သည် (ပုံ S22)။ ဆဲလ်အတွင်း ROS အဆင့်များကိစ္စတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အလားတူကျဆင်းမှုလမ်းကြောင်းကို တွေ့ရှိခဲ့သည် (ပုံ S21 ကိုကြည့်ပါ)။ အစပိုင်းတွင်၊ Nb2CTx နှင့် Nb4C3Tx SLs ရှိနေချိန်တွင် ပြုစုပျိုးထောင်ထားသော အဏုဇီဝဆဲလ်များရှိ ROS အဆင့်များသည် အဏုဇီဝပိုးမွှားသန့်စင်သော ပြုစုပျိုးထောင်မှုများတွင် တွေ့ရှိရသော အဆင့်များထက် ကျော်လွန်ခဲ့သည်။ သို့သော် နောက်ဆုံးတွင်၊ အဏုဇီဝပိုးမွှားများသည် Nb-MXenes နှစ်မျိုးလုံးရှိနေခြင်းကို လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင် လုပ်ဆောင်နိုင်ခဲ့ပြီး ROS အဆင့်များသည် SL Nb2CTx နှင့် Nb4C3TX တို့ဖြင့် ထိုးသွင်းထားသော အဏုဇီဝပိုးမွှားသန့်စင်သော ပြုစုပျိုးထောင်မှုများတွင် တိုင်းတာထားသော အဆင့်များ၏ 85% နှင့် 91% အသီးသီးသို့ ကျဆင်းသွားခဲ့သည်။ ၎င်းသည် အဏုဇီဝပိုးမွှားများသည် အာဟာရဓာတ်တစ်ခုတည်းထက် Nb-MXene ရှိနေချိန်တွင် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ပိုမိုသက်တောင့်သက်သာခံစားရကြောင်း ညွှန်ပြနိုင်သည်။
အဏုဇီဝရေညှိများသည် အလင်းစွမ်းအင်သုံး သက်ရှိအမျိုးမျိုးအုပ်စုဖြစ်သည်။ အလင်းစွမ်းအင်သုံးဖြစ်စဉ်အတွင်း ၎င်းတို့သည် လေထုကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (CO2) ကို အော်ဂဲနစ်ကာဗွန်အဖြစ် ပြောင်းလဲပေးသည်။ အလင်းစွမ်းအင်သုံးဖြစ်စဉ်၏ ထုတ်ကုန်များမှာ ဂလူးကို့စ်နှင့် အောက်ဆီဂျင်ဖြစ်သည်။79 ထို့ကြောင့် ဖွဲ့စည်းထားသော အောက်ဆီဂျင်သည် Nb-MXenes ၏ အောက်ဆီဂျင်ဓာတ်တိုးခြင်းတွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ သံသယရှိသည်။ ၎င်းအတွက် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော ရှင်းလင်းချက်တစ်ခုမှာ Nb-MXene nanoflakes များ၏ အပြင်ဘက်နှင့် အတွင်းပိုင်းရှိ အောက်ဆီဂျင်၏ နိမ့်ကျသောနှင့် မြင့်မားသော တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းဖိအားများတွင် ကွဲပြားသော လေဝင်လေထွက်ကန့်သတ်ချက် ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။ ဆိုလိုသည်မှာ အောက်ဆီဂျင်၏ ကွဲပြားသော တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းဖိအားများရှိသည့် နေရာတိုင်းတွင် အနိမ့်ဆုံးအဆင့်ရှိသော ဧရိယာသည် anode 80၊ 81၊ 82 ကို ဖွဲ့စည်းမည်ဖြစ်သည်။ ဤနေရာတွင် အဏုဇီဝရေညှိများသည် MXene flakes များ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ကွဲပြားသော လေဝင်လေထွက်ဆဲလ်များ ဖန်တီးရာတွင် ပါဝင်ပြီး ၎င်းတို့၏ အလင်းစွမ်းအင်သုံး ဂုဏ်သတ္တိများကြောင့် အောက်ဆီဂျင်ကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။ ရလဒ်အနေဖြင့် ဇီဝချေးခြင်းထုတ်ကုန်များ (ဤကိစ္စတွင် နိုင်အိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ်များ) ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ နောက်ထပ်ရှုထောင့်တစ်ခုမှာ အဏုဇီဝရေညှိများသည် ရေထဲသို့ ထုတ်လွှတ်သော အော်ဂဲနစ်အက်ဆစ်များကို ထုတ်လုပ်နိုင်သည်83,84။ ထို့ကြောင့် ရန်လိုသောပတ်ဝန်းကျင်တစ်ခုဖြစ်ပေါ်လာပြီး Nb-MXenes များကိုပြောင်းလဲစေသည်။ ထို့အပြင်၊ မိုက်ခရိုရေညှိများသည် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်စုပ်ယူမှုကြောင့် ပတ်ဝန်းကျင်၏ pH ကို အယ်ကာလိုင်းအဖြစ်ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး ၎င်းသည် သံချေးတက်ခြင်းကိုပါ ဖြစ်စေနိုင်သည်။
ပိုအရေးကြီးတာက ကျွန်ုပ်တို့ရဲ့လေ့လာမှုမှာအသုံးပြုတဲ့ မှောင်/လင်းတဲ့ photoperiod ဟာ ရရှိလာတဲ့ရလဒ်တွေကို နားလည်ဖို့အတွက် အရေးကြီးပါတယ်။ ဒီရှုထောင့်ကို Djemai-Zoghlache et al. 85 မှာ အသေးစိတ်ဖော်ပြထားပါတယ်။ သူတို့ဟာ အနီရောင် microalgae Porphyridium purpureum ရဲ့ biofouling နဲ့ဆက်စပ်နေတဲ့ biocorrosion ကို သရုပ်ပြဖို့ 12/12 နာရီ photoperiod ကို တမင်တကာအသုံးပြုခဲ့ပါတယ်။ သူတို့က photoperiod ဟာ biocorrosion မပါဘဲ potential ရဲ့ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်နဲ့ ဆက်စပ်နေပြီး 24:00 ဝန်းကျင်မှာ pseudoediodic oscillations အဖြစ် ထင်ရှားတယ်ဆိုတာကို ပြသပါတယ်။ ဒီလေ့လာတွေ့ရှိချက်တွေကို Dowling et al. 86 မှ အတည်ပြုခဲ့ပါတယ်။ သူတို့က cyanobacteria Anabaena ရဲ့ photosynthetic biofilms တွေကို သရုပ်ပြခဲ့ပါတယ်။ အလင်းရဲ့လုပ်ဆောင်ချက်အောက်မှာ dissolved oxygen ဖြစ်ပေါ်လာပြီး free biocorrosion potential မှာ ပြောင်းလဲမှု ဒါမှမဟုတ် အတက်အကျနဲ့ ဆက်စပ်နေပါတယ်။ photoperiod ရဲ့အရေးပါမှုကို biocorrosion အတွက် free potential ဟာ အလင်းအဆင့်မှာ တိုးလာပြီး မှောင်အဆင့်မှာ လျော့ကျသွားတာကြောင့် အလေးပေးဖော်ပြထားပါတယ်။ ဒါဟာ photosynthetic microalgae မှထုတ်လုပ်တဲ့ အောက်ဆီဂျင်ကြောင့်ဖြစ်ပြီး electrodes အနီးမှာထုတ်လုပ်တဲ့ partial pressure မှတစ်ဆင့် cathodic reaction ကို လွှမ်းမိုးပါတယ်87။
ထို့အပြင်၊ Nb-MXenes နှင့် အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုရှိပြီးနောက် microalgae ဆဲလ်များ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုတွင် မည်သည့်ပြောင်းလဲမှုများ ဖြစ်ပွားခဲ့သည်ကို ရှာဖွေရန် Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) ကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ရရှိလာသော ဤရလဒ်များသည် ရှုပ်ထွေးပြီး ကျွန်ုပ်တို့သည် ၎င်းတို့ကို SI တွင် တင်ပြထားသည် (MAX အဆင့်နှင့် ML MXenes ၏ ရလဒ်များအပါအဝင် ပုံ S23-S25)။ အတိုချုပ်ပြောရလျှင် microalgae ၏ ရရှိလာသော reference spectra များသည် ဤသက်ရှိများ၏ ဓာတုဝိသေသလက္ခဏာများအကြောင်း အရေးကြီးသော အချက်အလက်များကို ပေးစွမ်းသည်။ ဤဖြစ်နိုင်ခြေအရှိဆုံး တုန်ခါမှုများသည် 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) နှင့် 3280 cm–1 (O–H) ကြိမ်နှုန်းများတွင် တည်ရှိသည်။ SL Nb-MXenes အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ ယခင်လေ့လာမှုနှင့် ကိုက်ညီသော CH-bond stretching signature ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်38။ သို့သော် C=C နှင့် CH ချည်နှောင်မှုများနှင့် ဆက်စပ်နေသော နောက်ထပ်ထိပ်အချို့ ပျောက်ကွယ်သွားသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့ရပါသည်။ ၎င်းသည် SL Nb-MXenes နှင့် ဓါတ်ပြုမှုကြောင့် microalgae ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှု အနည်းငယ်ပြောင်းလဲမှုများ ဖြစ်နိုင်ကြောင်း ညွှန်ပြနေပါသည်။
အဏုဇီဝရေညှိများ၏ ဇီဝဓာတုဗေဒတွင် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော ပြောင်းလဲမှုများကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားသောအခါ၊ နိုင်အိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ်ကဲ့သို့သော အင်အော်ဂဲနစ်အောက်ဆိုဒ်များ စုပုံလာမှုကို ပြန်လည်သုံးသပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်59။ ၎င်းသည် ဆဲလ်မျက်နှာပြင်မှ သတ္တုများ စုပ်ယူခြင်း၊ ဆိုက်တိုပလာဇမ်ထဲသို့ ၎င်းတို့၏ သယ်ယူပို့ဆောင်မှု၊ ဆဲလ်အတွင်းကာဘောက်ဆီအုပ်စုများနှင့် ၎င်းတို့၏ ဆက်နွယ်မှုနှင့် အဏုဇီဝရေညှိပိုလီဖော့စဖိုဆိုမ်များတွင် ၎င်းတို့၏ စုပုံလာမှုတို့တွင် ပါဝင်ပတ်သက်သည်20,88,89,90။ ထို့အပြင်၊ အဏုဇီဝရေညှိနှင့် သတ္တုများအကြား ဆက်နွယ်မှုကို ဆဲလ်များ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အုပ်စုများက ထိန်းသိမ်းထားသည်။ ဤအကြောင်းကြောင့်၊ စုပ်ယူမှုသည် အဏုဇီဝရေညှိမျက်နှာပြင်ဓာတုဗေဒပေါ်တွင်လည်း မူတည်ပြီး အတော်လေးရှုပ်ထွေးသည်9,91။ ယေဘုယျအားဖြင့် မျှော်လင့်ထားသည့်အတိုင်း၊ အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုသည် Nb အောက်ဆိုဒ် စုပ်ယူမှုကြောင့် အနည်းငယ်ပြောင်းလဲသွားသည်။
စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းတာက တွေ့ရှိရတဲ့ မိုက်ခရိုရေညှိတွေရဲ့ ကနဦးတားဆီးမှုဟာ အချိန်ကြာလာတာနဲ့အမျှ ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်ပါတယ်။ ကျွန်ုပ်တို့ လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သလိုပဲ မိုက်ခရိုရေညှိတွေဟာ ကနဦးပတ်ဝန်းကျင်ပြောင်းလဲမှုကို ကျော်လွှားနိုင်ခဲ့ပြီး နောက်ဆုံးမှာ ပုံမှန်ကြီးထွားမှုနှုန်းကို ပြန်ရောက်သွားကာ တိုးလာခဲ့ပါတယ်။ ဇီတာအလားအလာဆိုင်ရာ လေ့လာမှုတွေအရ အာဟာရဓာတ်တွေထဲကို ထည့်သွင်းလိုက်တဲ့အခါ မြင့်မားတဲ့တည်ငြိမ်မှုကို ပြသနေပါတယ်။ ဒါကြောင့် မိုက်ခရိုရေညှိဆဲလ်တွေနဲ့ Nb-MXene nanoflakes တွေကြားက မျက်နှာပြင်အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုကို လျှော့ချရေးစမ်းသပ်မှုတွေတစ်လျှောက်လုံး ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ခဲ့ပါတယ်။ ကျွန်ုပ်တို့ရဲ့ နောက်ထပ်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုမှာ မိုက်ခရိုရေညှိရဲ့ ဒီထူးခြားတဲ့အပြုအမူရဲ့ အခြေခံလုပ်ဆောင်ချက်ယန္တရားတွေကို အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြထားပါတယ်။
SEM လေ့လာတွေ့ရှိချက်များအရ အဏုဇီဝရေညှိများသည် Nb-MXenes များနှင့် တွယ်ကပ်တတ်ကြောင်း ပြသထားသည်။ dynamic image analysis ကိုအသုံးပြု၍ ဤအကျိုးသက်ရောက်မှုသည် two-dimensional Nb-MXene nanoflakes များကို ပိုမိုလုံးဝိုင်းသောအမှုန်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲစေကြောင်း အတည်ပြုပြီး nanoflakes များ၏ ပြိုကွဲမှုသည် ၎င်းတို့၏ အောက်ဆီဒေးရှင်းနှင့် ဆက်စပ်နေကြောင်း ပြသသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ ယူဆချက်ကို စမ်းသပ်ရန်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့သည် ပစ္စည်းနှင့် ဇီဝဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ လေ့လာမှုများစွာကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ စမ်းသပ်ပြီးနောက်၊ nanoflakes များသည် တဖြည်းဖြည်း အောက်ဆီဒေးရှင်းဖြစ်ပြီး NbO နှင့် Nb2O5 ထုတ်ကုန်များအဖြစ် ပြိုကွဲသွားပြီး အစိမ်းရောင် အဏုဇီဝရေညှိများအတွက် အန္တရာယ်မရှိပါ။ FTIR လေ့လာတွေ့ရှိချက်ကို အသုံးပြု၍ 2D Nb-MXene nanoflakes ရှိနေချိန်တွင် မွေးမြူထားသော အဏုဇီဝရေညှိများ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုတွင် သိသာထင်ရှားသော ပြောင်းလဲမှုများကို မတွေ့ရှိခဲ့ပါ။ အဏုဇီဝရေညှိများမှ နီယိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ် စုပ်ယူနိုင်ခြေကို ထည့်သွင်းစဉ်းစား၍ X-ray fluorescence analysis ကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ဤရလဒ်များက လေ့လာထားသော အဏုဇီဝရေညှိများသည် လေ့လာထားသော အဏုဇီဝရေညှိများအတွက် အဆိပ်မရှိသော နီယိုဘီယမ်အောက်ဆိုဒ်များ (NbO နှင့် Nb2O5) ကို စားသုံးကြောင်း ရှင်းရှင်းလင်းလင်း ပြသနေသည်။