Nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள், வரையறுக்கப்பட்ட CSS ஆதரவைக் கொண்ட உலாவிப் பதிப்பைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள். சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, மேம்படுத்தப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை முடக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், நாங்கள் இந்தத் தளத்தை ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் வழங்குவோம்.
ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளைக் கொண்ட ஒரு சுழல் பட்டியலைக் காண்பிக்கும். ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகள் வழியாகச் செல்ல, முந்தைய மற்றும் அடுத்த பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தவும், அல்லது இறுதியில் உள்ள ஸ்லைடர் பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தி ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகள் வழியாகச் செல்லவும்.
நானோ தொழில்நுட்பத்தின் விரைவான வளர்ச்சியும், அது அன்றாடப் பயன்பாடுகளில் ஒருங்கிணைக்கப்படுவதும் சுற்றுச்சூழலுக்கு அச்சுறுத்தலாக அமையக்கூடும். கரிம அசுத்தங்களைச் சிதைப்பதற்கான பசுமை முறைகள் நன்கு நிறுவப்பட்டிருந்தாலும், கனிமப் படிக அசுத்தங்களை மீட்டெடுப்பது ஒரு பெரும் கவலையாக உள்ளது. ஏனெனில், அவை உயிரிமாற்றத்திற்கு குறைந்த உணர்திறனைக் கொண்டிருப்பதோடு, பொருட்களின் மேற்பரப்புகள் உயிரியல் அசுத்தங்களுடன் கொண்டுள்ள இடைவினைகள் குறித்த புரிதலும் இல்லை. இங்கு, ராபிடோசெலிஸ் சப் கேபிடாடா என்ற பச்சை நுண்பாசியால் 2D பீங்கான் நானோபொருட்களின் உயிரிசீரமைப்பு வழிமுறையைக் கண்டறிய, ஒரு எளிய வடிவ அளவுரு பகுப்பாய்வு முறையுடன் இணைக்கப்பட்ட Nb-அடிப்படையிலான கனிம 2D MXenes மாதிரியைப் பயன்படுத்துகிறோம். மேற்பரப்பு தொடர்பான இயற்பியல்-வேதியியல் இடைவினைகள் காரணமாக நுண்பாசிகள் Nb-அடிப்படையிலான MXenes-ஐ சிதைக்கின்றன என்பதை நாங்கள் கண்டறிந்தோம். தொடக்கத்தில், ஒற்றை அடுக்கு மற்றும் பல அடுக்கு MXene நானோ செதில்கள் நுண்பாசிகளின் மேற்பரப்பில் ஒட்டிக்கொண்டன, இது பாசிகளின் வளர்ச்சியை ஓரளவிற்குக் குறைத்தது. இருப்பினும், மேற்பரப்புடன் நீண்டகாலம் இடைவினை புரிந்த பிறகு, நுண்பாசிகள் MXene நானோ செதில்களை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்து, அவற்றை மேலும் NbO மற்றும் Nb2O5 ஆகச் சிதைத்தன. இந்த ஆக்சைடுகள் நுண்பாசி செல்களுக்கு நச்சுத்தன்மையற்றவை என்பதால், அவை Nb ஆக்சைடு நானோ துகள்களை ஒரு உறிஞ்சுதல் பொறிமுறையின் மூலம் உட்கொள்கின்றன. இது, 72 மணி நேர நீர் சுத்திகரிப்புக்குப் பிறகு நுண்பாசிகளை மேலும் மீட்டெடுக்கிறது. உறிஞ்சுதலுடன் தொடர்புடைய ஊட்டச்சத்துக்களின் விளைவுகள், செல் கனஅளவு அதிகரிப்பு, அவற்றின் மென்மையான வடிவம் மற்றும் வளர்ச்சி விகிதத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் ஆகியவற்றிலும் பிரதிபலிக்கின்றன. இந்தக் கண்டுபிடிப்புகளின் அடிப்படையில், நன்னீர் சூழல் அமைப்புகளில் Nb-அடிப்படையிலான MXenes-களின் குறுகிய மற்றும் நீண்ட கால இருப்பு, சிறிய சுற்றுச்சூழல் பாதிப்புகளை மட்டுமே ஏற்படுத்தக்கூடும் என்று நாங்கள் முடிவு செய்கிறோம். இருபரிமாண நானோபொருட்களை மாதிரி அமைப்புகளாகப் பயன்படுத்தி, நுண்ணிய துகள்களைக் கொண்ட பொருட்களில்கூட வடிவ மாற்றத்தைக் கண்காணிக்கும் சாத்தியத்தை நாங்கள் நிரூபிக்கிறோம் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த ஆய்வு, 2D நானோபொருட்களின் உயிரிசீரமைப்புப் பொறிமுறையை இயக்கும் மேற்பரப்பு இடைவினை தொடர்பான செயல்முறைகள் குறித்த ஒரு முக்கியமான அடிப்படைக் கேள்விக்கு பதிலளிக்கிறது. மேலும், கனிமப் படிக நானோபொருட்களின் சுற்றுச்சூழல் தாக்கம் குறித்த மேலும் குறுகிய கால மற்றும் நீண்ட கால ஆய்வுகளுக்கு ஒரு அடிப்படையை வழங்குகிறது.
நானோபொருட்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதிலிருந்து மிகுந்த ஆர்வத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளன, மேலும் பல்வேறு நானோ தொழில்நுட்பங்கள் சமீபத்தில் ஒரு நவீனமயமாக்கல் கட்டத்திற்குள் நுழைந்துள்ளன¹. துரதிர்ஷ்டவசமாக, நானோபொருட்களை அன்றாடப் பயன்பாடுகளில் ஒருங்கிணைப்பது, முறையற்ற முறையில் அப்புறப்படுத்துதல், கவனக்குறைவான கையாளுதல் அல்லது போதுமான பாதுகாப்பு உள்கட்டமைப்பு இல்லாததால் தற்செயலான வெளியேற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும். எனவே, இருபரிமாண (2D) நானோபொருட்கள் உட்பட, நானோபொருட்கள் இயற்கைச் சூழலில் வெளியிடப்படலாம் என்றும், அவற்றின் நடத்தை மற்றும் உயிரியல் செயல்பாடு இன்னும் முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை என்றும் கருதுவது நியாயமானது. எனவே, இருபரிமாண நானோபொருட்கள் நீர் அமைப்புகளில் கசியும் திறனில் சூழல் நச்சுத்தன்மை குறித்த கவலைகள் கவனம் செலுத்தியதில் ஆச்சரியமில்லை²,³,⁴,⁵,⁶. இந்தச் சூழல் அமைப்புகளில், சில இருபரிமாண நானோபொருட்கள், நுண்பாசிகள் உட்பட, வெவ்வேறு ஊட்டமட்டங்களில் உள்ள பல்வேறு உயிரினங்களுடன் தொடர்பு கொள்ள முடியும்.
நுண்பாசிகள் என்பவை நன்னீர் மற்றும் கடல்சார் சூழல் அமைப்புகளில் இயற்கையாகக் காணப்படும் பழமையான உயிரினங்களாகும். இவை ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் பல்வேறு வேதிப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்கின்றன⁷. அவ்வாறாக, அவை நீர்வாழ் சூழல் அமைப்புகளுக்கு இன்றியமையாதவை⁸,⁹,¹⁰,¹², மேலும் சூழல் நச்சுத்தன்மையின் உணர்திறன் மிக்க, மலிவான மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் குறிகாட்டிகளாகவும் உள்ளன¹³,¹⁴. நுண்பாசி செல்கள் வேகமாகப் பெருகி, பல்வேறு சேர்மங்களின் இருப்பிற்கு உடனடியாகப் பதிலளிப்பதால், கரிமப் பொருட்களால் மாசடைந்த நீரைச் சுத்திகரிப்பதற்கான சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த முறைகளை உருவாக்குவதற்கு அவை நம்பிக்கைக்குரியவையாக உள்ளன¹⁵,¹⁶.
பாசி செல்கள், உயிரி உறிஞ்சுதல் மற்றும் குவித்தல் மூலம் நீரிலிருந்து கனிம அயனிகளை அகற்ற முடியும்¹⁷,¹⁸. குளோரெல்லா, அனபேனா இன்வார், வெஸ்டியெல்லோப்சிஸ் புரோலிஃபிகா, ஸ்டிஜியோக்ளோனியம் டென்யூ மற்றும் சினெகோகஸ் sp. போன்ற சில பாசி இனங்கள், Fe²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ மற்றும் Mn²⁺ போன்ற நச்சு உலோக அயனிகளைக் கொண்டு செல்வதாகவும், அவற்றுக்கு ஊட்டமளிப்பதாகவும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது¹⁹. Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ அல்லது Pb²⁺ அயனிகள், செல் உருவவியலை மாற்றுவதன் மூலமும் அவற்றின் பசுங்கனிகங்களை அழிப்பதன் மூலமும் ஸ்கெனிடெஸ்மஸின் வளர்ச்சியை கட்டுப்படுத்துகின்றன என்று பிற ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன²⁰,²¹.
கரிம மாசுபடுத்திகளை சிதைப்பதற்கும், கன உலோக அயனிகளை அகற்றுவதற்குமான பசுமை முறைகள் உலகெங்கிலும் உள்ள விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களின் கவனத்தை ஈர்த்துள்ளன. இதற்கு முக்கிய காரணம், இந்த மாசுபடுத்திகள் திரவ நிலையில் எளிதில் செயலாக்கப்படுகின்றன என்பதே ஆகும். இருப்பினும், கனிமப் படிக மாசுபடுத்திகள் குறைந்த நீர் கரைதிறன் மற்றும் பல்வேறு உயிரிமாற்றங்களுக்குக் குறைந்த ஏற்புத்திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன. இது அவற்றைச் சீரமைப்பதில் பெரும் சிரமங்களை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் இந்தத் துறையில் மிகக் குறைந்த முன்னேற்றமே ஏற்பட்டுள்ளது²²⁻³⁻²⁴,²⁵⁻²⁶. எனவே, நானோபொருட்களைச் சீரமைப்பதற்கான சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த தீர்வுகளைத் தேடுவது ஒரு சிக்கலான மற்றும் ஆராயப்படாத பகுதியாகவே உள்ளது. இருபரிமாண நானோபொருட்களின் உயிரிமாற்ற விளைவுகள் குறித்த அதிக அளவிலான நிச்சயமற்ற தன்மையால், ஒடுக்கத்தின் போது அவற்றின் சிதைவின் சாத்தியமான பாதைகளைக் கண்டறிய எளிதான வழி இல்லை.
இந்த ஆய்வில், கனிம பீங்கான் பொருட்களுக்கான ஒரு செயல்திறன் மிக்க நீரிய உயிரிசீரமைப்பு முகவராக பச்சை நுண்பாசிகளைப் பயன்படுத்தினோம். அத்துடன், கனிம பீங்கான் பொருட்களின் பிரதிநிதியாக MXene-இன் சிதைவு செயல்முறையை நிகழ்விடத்திலேயே கண்காணித்தோம். “MXene” என்ற சொல் Mn+1XnTx பொருளின் விகிதாச்சாரத்தைக் குறிக்கிறது, இதில் M என்பது ஒரு ஆரம்ப நிலை இடைநிலை உலோகம், X என்பது கார்பன் மற்றும்/அல்லது நைட்ரஜன், Tx என்பது ஒரு மேற்பரப்பு முடிப்பான் (எ.கா., -OH, -F, -Cl), மற்றும் n = 1, 2, 3 அல்லது 427.28. நகுயிப் மற்றும் குழுவினரால் MXene-கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதிலிருந்து, உணரியியல், புற்றுநோய் சிகிச்சை மற்றும் சவ்வு வடிகட்டுதல் 27,29,30 ஆகியவற்றில் அவற்றின் பயன்பாடு இருந்து வருகிறது. மேலும், MXene-கள் அவற்றின் சிறந்த கூழ்ம நிலைத்தன்மை மற்றும் சாத்தியமான உயிரியல் இடைவினைகள் காரணமாக மாதிரி 2D அமைப்புகளாகக் கருதப்படலாம்31,32,33,34,35,36.
எனவே, இந்தக் கட்டுரையில் உருவாக்கப்பட்ட வழிமுறையும் எங்கள் ஆராய்ச்சிக் கருதுகோள்களும் படம் 1-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. இந்தக் கருதுகோளின்படி, நுண்பாசிகள் மேற்பரப்பு தொடர்பான இயற்பியல்-வேதியியல் இடைவினைகள் காரணமாக Nb-அடிப்படையிலான MXenes-ஐ நச்சுத்தன்மையற்ற சேர்மங்களாகச் சிதைக்கின்றன, இது பாசிகள் மேலும் மீண்டுவர அனுமதிக்கிறது. இந்தக் கருதுகோளைச் சோதிக்க, ஆரம்பகால நியோபியம்-அடிப்படையிலான இடைநிலை உலோக கார்பைடுகள் மற்றும்/அல்லது நைட்ரைடுகள் (MXenes) குடும்பத்தைச் சேர்ந்த Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX ஆகிய இரண்டு உறுப்பினர்கள் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன.
ராபிடோசெலிஸ் சப் கேபிடாடா என்ற பச்சை நுண்பாசியைக் கொண்டு MXene-ஐ மீட்டெடுப்பதற்கான ஆராய்ச்சி வழிமுறை மற்றும் சான்றுகள் அடிப்படையிலான கருதுகோள்கள். இது சான்றுகள் அடிப்படையிலான அனுமானங்களின் ஒரு திட்டவட்டமான பிரதிநிதித்துவம் மட்டுமே என்பதை தயவுசெய்து கவனிக்கவும். ஏரிச் சூழலானது, பயன்படுத்தப்படும் ஊட்டச்சத்து ஊடகம் மற்றும் நிலைமைகளில் (எ.கா., பகல்-இரவு சுழற்சி மற்றும் கிடைக்கக்கூடிய அத்தியாவசிய ஊட்டச்சத்துக்களின் வரம்புகள்) வேறுபடுகிறது. BioRender.com கொண்டு உருவாக்கப்பட்டது.
எனவே, MXene-ஐ ஒரு மாதிரி அமைப்பாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், மற்ற வழக்கமான நானோபொருட்களில் காண முடியாத பல்வேறு உயிரியல் விளைவுகளைப் பற்றிய ஆய்விற்கான கதவைத் திறந்துள்ளோம். குறிப்பாக, நையோபியம் அடிப்படையிலான MXene-கள் போன்ற இருபரிமாண நானோபொருட்களை, ராபிடோசெலிஸ் சப் கேபிடாடா என்ற நுண்பாசியைக் கொண்டு உயிரியல் முறையில் சீரமைப்பதற்கான சாத்தியக்கூற்றை நாங்கள் நிரூபிக்கிறோம். நுண்பாசிகளால் Nb-MXene-களை நச்சுத்தன்மையற்ற ஆக்சைடுகளான NbO மற்றும் Nb2O5 ஆகச் சிதைக்க முடிகிறது. இவை நையோபியத்தை உட்கொள்ளும் வழிமுறையின் மூலம் ஊட்டச்சத்துக்களையும் வழங்குகின்றன. ஒட்டுமொத்தமாக, இருபரிமாண நானோபொருட்களின் உயிரியல் சீரமைப்பு வழிமுறைகளைக் கட்டுப்படுத்தும் மேற்பரப்பு இயற்பியல்-வேதியியல் இடைவினைகளுடன் தொடர்புடைய செயல்முறைகள் குறித்த ஒரு முக்கியமான அடிப்படைக் கேள்விக்கு இந்த ஆய்வு பதிலளிக்கிறது. மேலும், இருபரிமாண நானோபொருட்களின் வடிவத்தில் ஏற்படும் நுட்பமான மாற்றங்களைக் கண்காணிப்பதற்காக, வடிவ-அளவுரு அடிப்படையிலான ஒரு எளிய முறையை நாங்கள் உருவாக்கி வருகிறோம். இது கனிமப் படிக நானோபொருட்களின் பல்வேறு சுற்றுச்சூழல் தாக்கங்கள் குறித்த மேலும் குறுகிய கால மற்றும் நீண்ட கால ஆய்வுகளுக்கு உத்வேகம் அளிக்கிறது. இவ்வாறு, எங்கள் ஆய்வு, பொருளின் மேற்பரப்புக்கும் உயிரியல் பொருளுக்கும் இடையிலான இடைவினை குறித்த புரிதலை அதிகரிக்கிறது. நன்னீர் சூழல் அமைப்புகளில் அவற்றின் சாத்தியமான தாக்கங்கள் குறித்த விரிவான குறுகிய கால மற்றும் நீண்ட கால ஆய்வுகளுக்கான அடிப்படையையும் நாங்கள் வழங்குகிறோம், இவற்றை இப்போது எளிதாகச் சரிபார்க்க முடியும்.
MXenes என்பவை தனித்துவமான மற்றும் கவர்ச்சிகரமான இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்ட ஒரு சுவாரஸ்யமான வகைப் பொருட்களாகும், எனவே அவை பல சாத்தியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்தப் பண்புகள் பெரும்பாலும் அவற்றின் ஸ்டோக்கியோமெட்ரி மற்றும் மேற்பரப்பு வேதியியலைச் சார்ந்துள்ளன. எனவே, இந்த நானோபொருட்களின் வெவ்வேறு உயிரியல் விளைவுகளைக் காண முடிந்ததால், எங்கள் ஆய்வில், Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX ஆகிய இரண்டு வகையான Nb-அடிப்படையிலான படிநிலை ஒற்றை-அடுக்கு (SL) MXenes-களை நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். MXenes-கள், அவற்றின் தொடக்கப் பொருட்களிலிருந்து, அணு அளவில் மெல்லிய MAX-கட்ட A-அடுக்குகளை மேலிருந்து கீழ் நோக்கிய தேர்ந்தெடுத்தல் முறையில் அரிப்பதன் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. MAX கட்டமானது, இடைநிலை உலோக கார்பைடுகளின் "பிணைக்கப்பட்ட" தொகுதிகள் மற்றும் MnAXn-1 ஸ்டோக்கியோமெட்ரியுடன் கூடிய Al, Si, மற்றும் Sn போன்ற "A" தனிமங்களின் மெல்லிய அடுக்குகளால் ஆன ஒரு மும்மை பீங்கான் ஆகும். ஆரம்ப MAX கட்டத்தின் உருவவியல், ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM) மூலம் காணப்பட்டது மற்றும் முந்தைய ஆய்வுகளுடன் ஒத்துப்போனது (துணைத் தகவல், SI, படம் S1-ஐப் பார்க்கவும்). 48% HF (ஹைட்ரோஃப்ளூரிக் அமிலம்) கொண்டு Al அடுக்கை அகற்றிய பிறகு, பல-அடுக்கு (ML) Nb-MXene பெறப்பட்டது. ML-Nb2CTx மற்றும் ML-Nb4C3TX ஆகியவற்றின் உருவவியல், ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM) மூலம் ஆய்வு செய்யப்பட்டது (முறையே படங்கள் S1c மற்றும் S1d). மேலும், நீளமான துளை போன்ற பிளவுகள் வழியாகச் செல்லும் இரு பரிமாண நானோ செதில்களைப் போன்ற ஒரு வழக்கமான அடுக்கப்பட்ட MXene உருவவியல் காணப்பட்டது. இந்த இரண்டு Nb-MXene-களும், முன்னர் அமில அரிப்பு மூலம் தொகுக்கப்பட்ட MXene கட்டங்களுடன்²⁷,³⁸ பல பொதுவான தன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. MXene-இன் கட்டமைப்பை உறுதிப்படுத்திய பிறகு, டெட்ராபியூட்டைல்அம்மோனியம் ஹைட்ராக்சைடு (TBAOH) இடைச்செருகல் மூலம் அதை அடுக்கினோம். அதனைத் தொடர்ந்து கழுவுதல் மற்றும் மீயொலி அலைகளுக்கு உட்படுத்துதல் ஆகியவற்றைச் செய்தோம். அதன் பிறகு, ஒற்றை அடுக்கு அல்லது கீழ் அடுக்கு (SL) 2D Nb-MXene நானோ செதில்களைப் பெற்றோம்.
அரித்தல் மற்றும் மேலும் உரித்தலின் செயல்திறனைச் சோதிக்க, நாங்கள் உயர் தெளிவுத்திறன் ஊடுருவல் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (HRTEM) மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் (XRD) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தினோம். நேர்மாறு வேக ஃபோரியர் உருமாற்றம் (IFFT) மற்றும் வேக ஃபோரியர் உருமாற்றம் (FFT) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்திச் செயலாக்கப்பட்ட HRTEM முடிவுகள் படம் 2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. அணு அடுக்கின் கட்டமைப்பைச் சரிபார்க்கவும், தளங்களுக்கு இடையேயான தூரங்களை அளவிடவும் Nb-MXene நானோ செதில்கள் விளிம்பு மேல்நோக்கி இருக்கும்படி அமைக்கப்பட்டன. MXene Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX நானோ செதில்களின் HRTEM படங்கள், நகுயிப் மற்றும் குழுவினர்27 மற்றும் ஜாஸ்ட்ரெப்ஸ்கா மற்றும் குழுவினர்38 ஆகியோரால் முன்னர் அறிவிக்கப்பட்டதைப் போலவே, அவற்றின் அணு அளவில் மெல்லிய அடுக்கப்பட்ட தன்மையை வெளிப்படுத்தின (படம் 2a1, a2-ஐக் காண்க). அருகருகே உள்ள இரண்டு Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx ஒற்றை அடுக்குகளுக்கு, நாங்கள் முறையே 0.74 மற்றும் 1.54 நானோமீட்டர் இடைஅடுக்குத் தூரங்களைக் கண்டறிந்தோம் (படம் 2b1,b2), இது எங்கள் முந்தைய முடிவுகளுடன்38 ஒத்துப்போகிறது. Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx ஒற்றை அடுக்குகளுக்கு இடையேயான தூரத்தைக் காட்டும் நேர்மாறு வேக ஃபோரியர் உருமாற்றம் (படம் 2c1, c2) மற்றும் வேக ஃபோரியர் உருமாற்றம் (படம் 2d1, d2) ஆகியவற்றால் இது மேலும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. இந்தப் படம், நியோபியம் மற்றும் கார்பன் அணுக்களுக்கு இணையான ஒளி மற்றும் இருண்ட பட்டைகளின் மாறி மாறி வருவதைக் காட்டுகிறது, இது ஆய்வு செய்யப்பட்ட MXenes-களின் அடுக்குத் தன்மையை உறுதிப்படுத்துகிறது. Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx-க்காகப் பெறப்பட்ட ஆற்றல் சிதறல் எக்ஸ்-கதிர் நிறமாலையியல் (EDX) நிறமாலைகளில் (படங்கள் S2a மற்றும் S2b) அசல் MAX கட்டத்தின் எந்த எச்சமும் காணப்படவில்லை என்பது குறிப்பிடத்தக்கது, ஏனெனில் எந்த Al சிகரமும் கண்டறியப்படவில்லை.
SL Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx MXene நானோசெதில்களின் பண்பறிதல், இதில் அடங்குபவை: (a) உயர் தெளிவுத்திறன் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (HRTEM) பக்கவாட்டுத் தோற்ற 2D நானோசெதில் படிமமாக்கம் மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய, (b) செறிவு முறை, (c) நேர்மாறு வேக ஃபோரியர் உருமாற்றம் (IFFT), (d) வேக ஃபோரியர் உருமாற்றம் (FFT), (e) Nb-MXenes எக்ஸ்-கதிர் வடிவங்கள். SL 2D Nb2CTx-க்கு, எண்கள் (a1, b1, c1, d1, e1) எனக் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன. SL 2D Nb4C3Tx-க்கு, எண்கள் (a2, b2, c2, d2, e1) எனக் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளன.
SL Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx MXenes-களின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்புச்சிதறல் அளவீடுகள் முறையே படங்கள் 2e1 மற்றும் e2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. 4.31 மற்றும் 4.32-இல் உள்ள (002) சிகரங்கள், முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட அடுக்கு MXenes-களான Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX38,39,40,41-க்கு முறையே ஒத்திருக்கின்றன. XRD முடிவுகள் சில எஞ்சிய ML கட்டமைப்புகள் மற்றும் MAX கட்டங்களின் இருப்பையும் சுட்டிக்காட்டுகின்றன, ஆனால் பெரும்பாலும் SL Nb4C3Tx உடன் தொடர்புடைய XRD வடிவங்களையே காட்டுகின்றன (படம் 2e2). சீரற்ற முறையில் அடுக்கப்பட்ட Nb4C3Tx அடுக்குகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​MAX கட்டத்தின் சிறிய துகள்கள் இருப்பது வலுவான MAX சிகரத்தை விளக்கக்கூடும்.
மேலும், R. subcapitata என்ற இனத்தைச் சேர்ந்த பச்சை நுண்பாசிகளின் மீது மேலதிக ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்தியுள்ளது. நாங்கள் நுண்பாசிகளைத் தேர்ந்தெடுத்தோம், ஏனெனில் அவை முக்கிய உணவு வலைகளில் ஈடுபட்டுள்ள முக்கிய உற்பத்தியாளர்கள்42. உணவுச் சங்கிலியின் உயர் மட்டங்களுக்குக் கொண்டு செல்லப்படும் நச்சுப் பொருட்களை அகற்றும் திறன் காரணமாக, அவை நச்சுத்தன்மையின் சிறந்த குறிகாட்டிகளில் ஒன்றாகவும் உள்ளன43. கூடுதலாக, R. subcapitata மீதான ஆராய்ச்சி, பொதுவான நன்னீர் நுண்ணுயிரிகளுக்கு SL Nb-MXenes-இன் தற்செயலான நச்சுத்தன்மை குறித்து வெளிச்சம் போடக்கூடும். இதை விளக்குவதற்காக, சுற்றுச்சூழலில் உள்ள நச்சுச் சேர்மங்களுக்கு ஒவ்வொரு நுண்ணுயிரியும் வெவ்வேறு உணர்திறனைக் கொண்டுள்ளது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கருதுகோள் செய்தனர். பெரும்பாலான உயிரினங்களுக்கு, பொருட்களின் குறைந்த செறிவுகள் அவற்றின் வளர்ச்சியைப் பாதிப்பதில்லை, அதேசமயம் ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பிற்கு மேலான செறிவுகள் அவற்றின் வளர்ச்சியைத் தடுக்கலாம் அல்லது இறப்பைக்கூட ஏற்படுத்தலாம். எனவே, நுண்பாசிகளுக்கும் MXenes-களுக்கும் இடையிலான மேற்பரப்பு இடைவினை மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய மீட்பு குறித்த எங்கள் ஆய்வுகளுக்காக, Nb-MXenes-இன் பாதிப்பில்லாத மற்றும் நச்சுத்தன்மையுள்ள செறிவுகளைச் சோதிக்க நாங்கள் முடிவு செய்தோம். இதைச் செய்வதற்காக, நாங்கள் 0 (ஒரு குறிப்பாக), 0.01, 0.1 மற்றும் 10 மி.கி/லி MXene செறிவுகளைச் சோதித்தோம். மேலும், எந்தவொரு உயிரியல் சூழலுக்கும் தீவிரமானதாகவும் மற்றும் உயிர்க்கொல்லியாகவும் இருக்கக்கூடிய மிக அதிக MXene செறிவுகளைக் (100 மி.கி/லி MXene) கொண்டு நுண்பாசிகளைத் தொற்றடையச் செய்தோம்.
நுண்ணுயிரிகளின் மீது SL Nb-MXenes ஏற்படுத்தும் விளைவுகள் படம் 3-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. இது, 0 mg l-1 மாதிரிகளுக்கு அளவிடப்பட்ட வளர்ச்சி ஊக்குவிப்பு (+) அல்லது வளர்ச்சித் தடை (-) ஆகியவற்றின் சதவீதமாக வெளிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. ஒப்பீட்டிற்காக, Nb-MAX கட்டம் மற்றும் ML Nb-MXenes ஆகியவையும் சோதிக்கப்பட்டன, அவற்றின் முடிவுகள் துணைத் தகவலில் (SI) காட்டப்பட்டுள்ளன (படம் S3-ஐப் பார்க்கவும்). படம் 3a,b-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 0.01 முதல் 10 mg/l வரையிலான குறைந்த செறிவுகளின் வரம்பில் SL Nb-MXenes கிட்டத்தட்ட முழுமையாக நச்சுத்தன்மையற்றது என்பதைப் பெறப்பட்ட முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தின. Nb2CTx-ஐப் பொறுத்தவரை, குறிப்பிட்ட வரம்பில் 5%-க்கும் அதிகமான சூழல் நச்சுத்தன்மையை நாங்கள் காணவில்லை.
SL (a) Nb2CTx மற்றும் (b) Nb4C3TX MXene முன்னிலையில் நுண்பாசி வளர்ச்சியின் தூண்டல் (+) அல்லது தடுப்பு (-). MXene-நுண்பாசி இடைவினையின் 24, 48 மற்றும் 72 மணிநேரங்கள் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. முக்கியமான தரவுகள் (t-சோதனை, p < 0.05) நட்சத்திரக் குறியால் (*) குறிக்கப்பட்டன. முக்கியமான தரவுகள் (t-சோதனை, p < 0.05) நட்சத்திரக் குறியால் (*) குறிக்கப்பட்டன. Значимые данные (t-критерий, ப <0,05) முக்கியமான தரவுகள் (t-சோதனை, p < 0.05) நட்சத்திரக் குறியால் (*) குறிக்கப்பட்டுள்ளன.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 dannые (t-test, p <0,05) отмечены звездочкой (*). முக்கியமான தரவுகள் (t-சோதனை, p < 0.05) நட்சத்திரக் குறியால் (*) குறிக்கப்பட்டுள்ளன.சிவப்பு அம்புக்குறிகள் தடுப்புத் தூண்டுதல் நீக்கப்பட்டதைக் குறிக்கின்றன.
மறுபுறம், Nb4C3TX-இன் குறைந்த செறிவுகள் சற்றே அதிக நச்சுத்தன்மை கொண்டவையாக இருந்தன, ஆனால் 7%-ஐ விட அதிகமாக இல்லை. எதிர்பார்த்தபடியே, 100mg L-1 செறிவில் MXene-கள் அதிக நச்சுத்தன்மையையும் நுண்பாசி வளர்ச்சித் தடையையும் கொண்டிருந்ததை நாங்கள் கண்டறிந்தோம். சுவாரஸ்யமாக, MAX அல்லது ML மாதிரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​நச்சுத்தன்மையற்ற/நச்சுத்தன்மை விளைவுகளில் எந்தவொரு பொருளும் ஒரே மாதிரியான போக்கையும் காலச் சார்பையும் காட்டவில்லை (விவரங்களுக்கு துணைத் தகவலைப் பார்க்கவும்). MAX கட்டத்தில் (படம் S3-ஐப் பார்க்கவும்) நச்சுத்தன்மை சுமார் 15–25%-ஐ எட்டி, காலப்போக்கில் அதிகரித்த நிலையில், SL Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX MXene-களில் இதற்கு நேர்மாறான போக்கு காணப்பட்டது. நுண்பாசி வளர்ச்சித் தடை காலப்போக்கில் குறைந்தது. இது 24 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு சுமார் 17%-ஐ எட்டி, 72 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு 5%-க்கும் குறைவாகக் குறைந்தது (முறையே படம் 3a, b).
மிக முக்கியமாக, SL Nb4C3TX-ஐப் பொறுத்தவரை, 24 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு நுண்பாசி வளர்ச்சித் தடுப்பு சுமார் 27%-ஐ எட்டியது, ஆனால் 72 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு அது சுமார் 1%-ஆகக் குறைந்தது. எனவே, கவனிக்கப்பட்ட இந்த விளைவை நாங்கள் தூண்டுதலின் தலைகீழ் தடுப்பு என்று குறிப்பிட்டோம், மேலும் இந்த விளைவு SL Nb4C3TX MXene-க்கு மிகவும் வலுவாக இருந்தது. SL Nb2CTx MXene-உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​Nb4C3TX-ஐக் கொண்டு நுண்பாசி வளர்ச்சித் தூண்டுதல் முன்னதாகவே கவனிக்கப்பட்டது (24 மணி நேரத்திற்கு 10 mg L-1 என்ற அளவில் இடைவினை). இந்தத் தடுப்பு-தூண்டுதல் தலைகீழ் விளைவு, உயிர்மப் பெருக்க விகித வளைவிலும் நன்கு காட்டப்பட்டது (விவரங்களுக்கு படம் S4-ஐப் பார்க்கவும்). இதுவரை, Ti3C2TX MXene-இன் சூழல் நச்சுத்தன்மை மட்டுமே பல்வேறு வழிகளில் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. இது வரிமீன் கருக்களுக்கு நச்சுத்தன்மையற்றது44, ஆனால் Desmodesmus quadricauda மற்றும் Sorghum saccharatum தாவரங்கள்45 போன்ற நுண்பாசிகளுக்கு மிதமான சூழல் நச்சுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. குறிப்பிட்ட விளைவுகளின் பிற எடுத்துக்காட்டுகளில், சாதாரண செல் வரிசைகளை விட புற்றுநோய் செல் வரிசைகளுக்கு அதிக நச்சுத்தன்மை இருப்பது அடங்கும்46,47. Nb-MXenes முன்னிலையில் காணப்பட்ட நுண்பாசி வளர்ச்சியில் ஏற்படும் மாற்றங்களை சோதனை நிலைமைகள் பாதிக்கும் என்று கருதலாம். எடுத்துக்காட்டாக, RuBisCO நொதியின் திறமையான செயல்பாட்டிற்கு பசுங்கணிக ஸ்ட்ரோமாவில் சுமார் 8 pH உகந்ததாகும். எனவே, pH மாற்றங்கள் ஒளிச்சேர்க்கையின் விகிதத்தை எதிர்மறையாகப் பாதிக்கின்றன48,49. இருப்பினும், பரிசோதனையின் போது pH-இல் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களை நாங்கள் காணவில்லை (விவரங்களுக்கு SI, படம் S5-ஐப் பார்க்கவும்). பொதுவாக, Nb-MXenes உடனான நுண்பாசி வளர்ப்புகள் காலப்போக்கில் கரைசலின் pH-ஐ சற்றே குறைத்தன. இருப்பினும், இந்தக் குறைவு ஒரு தூய ஊடகத்தின் pH மாற்றத்தைப் போலவே இருந்தது. கூடுதலாக, கண்டறியப்பட்ட மாறுபாடுகளின் வரம்பு, ஒரு தூய நுண்பாசி வளர்ப்பிற்கு (கட்டுப்பாட்டு மாதிரி) அளவிடப்பட்டதைப் போலவே இருந்தது. எனவே, காலப்போக்கில் pH-இல் ஏற்படும் மாற்றங்களால் ஒளிச்சேர்க்கை பாதிக்கப்படுவதில்லை என்று நாங்கள் முடிவு செய்கிறோம்.
கூடுதலாக, தொகுக்கப்பட்ட MXenes மேற்பரப்பு முனைகளைக் கொண்டுள்ளன (Tx எனக் குறிக்கப்படுகிறது). இவை முக்கியமாக -O, -F மற்றும் -OH ஆகிய செயல்பாட்டுக் குழுக்களாகும். இருப்பினும், மேற்பரப்பு வேதியியல் தொகுப்பு முறையுடன் நேரடியாக தொடர்புடையது. இந்தக் குழுக்கள் மேற்பரப்பில் சீரற்ற முறையில் பரவியிருப்பதாக அறியப்படுகிறது, இது MXene50-இன் பண்புகளின் மீதான அவற்றின் விளைவைக் கணிப்பதை கடினமாக்குகிறது. ஒளியால் நியோபியத்தின் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கான வினையூக்க சக்தியாக Tx இருக்கலாம் என்று வாதிடலாம். மேற்பரப்பு செயல்பாட்டுக் குழுக்கள், அவற்றின் அடிப்படையான ஒளிவினையூக்கிகள் பல்லினச் சந்திப்புகளை உருவாக்க பல நங்கூரமிடும் தளங்களை வழங்குகின்றன51. இருப்பினும், வளர்ச்சி ஊடகத்தின் கலவை ஒரு திறமையான ஒளிவினையூக்கியை வழங்கவில்லை (விரிவான ஊடகக் கலவையை SI அட்டவணை S6-இல் காணலாம்). கூடுதலாக, எந்தவொரு மேற்பரப்பு மாற்றமும் மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் அடுக்கு பிந்தைய செயலாக்கம், ஆக்சிஜனேற்றம், கரிம மற்றும் கனிம சேர்மங்களின் வேதியியல் மேற்பரப்பு மாற்றம்52,53,54,55,56 அல்லது மேற்பரப்பு மின்னூட்டப் பொறியியல்38 ஆகியவற்றால் MXenes-இன் உயிரியல் செயல்பாடு மாற்றப்படலாம். எனவே, ஊடகத்தில் பொருளின் நிலைத்தன்மையின்மைக்கும் நியோபியம் ஆக்சைடுக்கும் ஏதேனும் தொடர்பு உள்ளதா என்பதைச் சோதிக்க, நாங்கள் நுண்பாசி வளர்ச்சி ஊடகம் மற்றும் அயனியாக்கம் செய்யப்பட்ட நீரில் (ஒப்பீட்டிற்காக) ஜீட்டா (ζ) மின்னழுத்த ஆய்வுகளை நடத்தினோம். எங்கள் முடிவுகள் SL Nb-MXenes ஓரளவு நிலையானவை என்பதைக் காட்டுகின்றன (MAX மற்றும் ML முடிவுகளுக்கு SI படம் S6-ஐப் பார்க்கவும்). SL MXenes-இன் ஜீட்டா மின்னழுத்தம் சுமார் -10 mV ஆகும். SR Nb2CTx-ஐப் பொறுத்தவரை, ζ-இன் மதிப்பு Nb4C3Tx-ஐ விட சற்றே அதிக எதிர்மறையாக உள்ளது. ζ மதிப்பில் ஏற்படும் இத்தகைய மாற்றம், எதிர்மின்னூட்டம் கொண்ட MXene நானோ செதில்களின் மேற்பரப்பு, வளர்ப்பு ஊடகத்திலிருந்து நேர்மின்னூட்டம் கொண்ட அயனிகளை உறிஞ்சுகிறது என்பதைக் குறிக்கலாம். வளர்ப்பு ஊடகத்தில் Nb-MXenes-இன் ஜீட்டா மின்னழுத்தம் மற்றும் கடத்துத்திறனின் காலப்போக்கு அளவீடுகள் (மேலும் விவரங்களுக்கு SI-இல் உள்ள படங்கள் S7 மற்றும் S8-ஐப் பார்க்கவும்) எங்கள் கருதுகோளை ஆதரிப்பதாகத் தெரிகிறது.
இருப்பினும், இரண்டு Nb-MXene SL-களும் பூஜ்ஜியத்திலிருந்து மிகக் குறைந்த மாற்றங்களையே காட்டின. இது நுண்பாசி வளர்ச்சி ஊடகத்தில் அவற்றின் நிலைத்தன்மையை தெளிவாக நிரூபிக்கிறது. கூடுதலாக, நமது பச்சை நுண்பாசிகளின் இருப்பு, ஊடகத்தில் Nb-MXene-களின் நிலைத்தன்மையை பாதிக்குமா என்பதையும் நாங்கள் மதிப்பிட்டோம். ஊட்டச்சத்து ஊடகத்திலும், காலப்போக்கில் வளர்ப்பிலும் நுண்பாசிகளுடன் வினைபுரிந்த பிறகு MXene-களின் ஸீட்டா மின்னழுத்தம் மற்றும் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றின் முடிவுகளை துணைத் தகவலில் (படங்கள் S9 மற்றும் S10) காணலாம். சுவாரஸ்யமாக, நுண்பாசிகளின் இருப்பு இரண்டு MXene-களின் பரவலையும் நிலைப்படுத்துவதாக நாங்கள் கவனித்தோம். Nb2CTx SL-ஐப் பொறுத்தவரை, ஸீட்டா மின்னழுத்தம் காலப்போக்கில் இன்னும் சற்று குறைந்து, அதிக எதிர்மறை மதிப்புகளை அடைந்தது (72 மணி நேர வளர்ப்பிற்குப் பிறகு -15.8 mV எதிராக -19.1 mV). SL Nb4C3TX-இன் ஸீட்டா மின்னழுத்தம் சற்று அதிகரித்தது, ஆனால் 72 மணி நேரத்திற்குப் பிறகும், நுண்பாசிகள் இல்லாத நானோசெதில்களை விட இது அதிக நிலைத்தன்மையைக் காட்டியது (-18.1 mV எதிராக -9.1 mV).
நுண்ணுயிரிகளின் முன்னிலையில் அடைகாக்கப்பட்ட Nb-MXene கரைசல்களின் குறைந்த கடத்துத்திறனையும் நாங்கள் கண்டறிந்தோம், இது ஊட்டச்சத்து ஊடகத்தில் அயனிகளின் அளவு குறைவாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது. குறிப்பிடத்தக்க வகையில், நீரில் MXene-களின் நிலைத்தன்மையின்மை முக்கியமாக மேற்பரப்பு ஆக்சிஜனேற்றத்தால் ஏற்படுகிறது57. எனவே, பச்சை நுண்ணுயிரிகள் Nb-MXene-இன் மேற்பரப்பில் உருவான ஆக்சைடுகளை ஏதோ ஒரு வகையில் அகற்றி, அவற்றின் நிகழ்வைத் (MXene-இன் ஆக்சிஜனேற்றம்) தடுத்திருக்கலாம் என்று நாங்கள் சந்தேகிக்கிறோம். நுண்ணுயிரிகளால் உறிஞ்சப்பட்ட பொருட்களின் வகைகளை ஆய்வு செய்வதன் மூலம் இதைக் காணலாம்.
காலப்போக்கில் Nb-MXene-களின் நச்சுத்தன்மையையும், தூண்டப்பட்ட வளர்ச்சியின் அசாதாரணத் தடையையும் நுண்பாசிகளால் சமாளிக்க முடியும் என்று எங்கள் சூழலியல் நச்சுத்தன்மை ஆய்வுகள் சுட்டிக்காட்டிய போதிலும், சாத்தியமான செயல்பாட்டு வழிமுறைகளை ஆராய்வதே எங்கள் ஆய்வின் நோக்கமாக இருந்தது. பாசிகள் போன்ற உயிரினங்கள், அவற்றின் சூழல் மண்டலங்களுக்குப் பழக்கமில்லாத சேர்மங்கள் அல்லது பொருட்களுக்கு ஆட்படும்போது, ​​அவை பல்வேறு வழிகளில் எதிர்வினையாற்றக்கூடும்58,59. நச்சு உலோக ஆக்சைடுகள் இல்லாத நிலையில், நுண்பாசிகள் தங்களுக்குத் தாங்களே உணவளித்துக்கொள்ள முடியும், இது அவை தொடர்ச்சியாக வளர அனுமதிக்கிறது60. நச்சுப் பொருட்களை உட்கொண்ட பிறகு, வடிவம் அல்லது உருவத்தை மாற்றுவது போன்ற பாதுகாப்பு வழிமுறைகள் செயல்படுத்தப்படலாம். உறிஞ்சப்படுவதற்கான சாத்தியக்கூறும் கருத்தில் கொள்ளப்பட வேண்டும்58,59. குறிப்பிடத்தக்க வகையில், ஒரு பாதுகாப்பு வழிமுறையின் எந்தவொரு அறிகுறியும், சோதனைச் சேர்மத்தின் நச்சுத்தன்மையின் தெளிவான குறிகாட்டியாகும். எனவே, எங்கள் மேலதிகப் பணியில், SL Nb-MXene நானோ செதில்களுக்கும் நுண்பாசிகளுக்கும் இடையிலான சாத்தியமான மேற்பரப்பு இடைவினையை SEM மூலமாகவும், Nb-அடிப்படையிலான MXene-இன் சாத்தியமான உறிஞ்சுதலை எக்ஸ்-கதிர் ஒளிர்தல் நிறமாலையியல் (XRF) மூலமாகவும் ஆராய்ந்தோம். செயல்பாட்டு நச்சுத்தன்மை சிக்கல்களைக் கையாள்வதற்காக, MXene-இன் மிக அதிக செறிவில் மட்டுமே SEM மற்றும் XRF பகுப்பாய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ளவும்.
SEM முடிவுகள் படம் 4-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. பதப்படுத்தப்படாத நுண்பாசி செல்கள் (படம் 4a, ஒப்பீட்டு மாதிரியைக் காண்க) R. subcapitata-வின் வழக்கமான உருவமைப்பையும் பிறை வடிவ செல் அமைப்பையும் தெளிவாகக் காட்டின. செல்கள் தட்டையாகவும் ஓரளவு ஒழுங்கற்றதாகவும் காணப்பட்டன. சில நுண்பாசி செல்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று மேற்பொருந்தியும் சிக்கிக்கொண்டும் இருந்தன, ஆனால் இது அநேகமாக மாதிரி தயாரிப்பு செயல்முறையால் ஏற்பட்டிருக்கலாம். பொதுவாக, தூய நுண்பாசி செல்கள் ஒரு வழவழப்பான மேற்பரப்பைக் கொண்டிருந்தன மற்றும் எந்த உருவமைப்பு மாற்றங்களையும் காட்டவில்லை.
அதிகபட்ச செறிவில் (100 mg L-1) 72 மணி நேர இடைவினைக்குப் பிறகு, பச்சை நுண்பாசிகளுக்கும் MXene நானோதாள்களுக்கும் இடையேயான மேற்பரப்பு இடைவினையைக் காட்டும் SEM படங்கள். (a) SL, (b) Nb2CTx மற்றும் (c) Nb4C3TX MXene-களுடன் இடைவினை புரிந்த பிறகு, பதப்படுத்தப்படாத பச்சை நுண்பாசிகள். Nb-MXene நானோசெதில்கள் சிவப்பு அம்புக்குறிகளால் குறிக்கப்பட்டுள்ளன என்பதைக் கவனிக்கவும். ஒப்பீட்டிற்காக, ஒளியியல் நுண்ணோக்கியிலிருந்து எடுக்கப்பட்ட புகைப்படங்களும் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன.
இதற்கு மாறாக, SL Nb-MXene நானோசெதில்களால் ஈர்க்கப்பட்ட நுண்பாசி செல்கள் சேதமடைந்தன (படம் 4b, c, சிவப்பு அம்புக்குறிகளைக் காண்க). Nb2CTx MXene-ஐப் பொறுத்தவரை (படம் 4b), நுண்பாசிகள் இணைக்கப்பட்ட இரு பரிமாண நானோ செதில்களுடன் வளர முனைகின்றன, இது அவற்றின் உருவ அமைப்பை மாற்றக்கூடும். குறிப்பிடத்தக்க வகையில், இந்த மாற்றங்களை ஒளி நுண்ணோக்கியின் கீழும் நாங்கள் கண்டறிந்தோம் (விவரங்களுக்கு SI படம் S11-ஐக் காண்க). இந்த உருவ அமைப்பு மாற்றம், நுண்பாசிகளின் உடலியல் மற்றும் செல் கன அளவை அதிகரிப்பது போன்ற செல் உருவ அமைப்பை மாற்றுவதன் மூலம் தங்களைத் தற்காத்துக் கொள்ளும் அவற்றின் திறனில் ஒரு நம்பத்தகுந்த அடிப்படையைக் கொண்டுள்ளது61. எனவே, Nb-MXene-களுடன் உண்மையில் தொடர்பில் இருக்கும் நுண்பாசி செல்களின் எண்ணிக்கையைச் சரிபார்ப்பது முக்கியம். SEM ஆய்வுகள், சுமார் 52% நுண்பாசி செல்கள் Nb-MXene-களுக்கு வெளிப்படுத்தப்பட்டதாகவும், அதே நேரத்தில் இந்த நுண்பாசி செல்களில் 48% தொடர்பைத் தவிர்த்ததாகவும் காட்டின. SL Nb4C3Tx MXene-ஐப் பொறுத்தவரை, நுண்பாசிகள் MXene-உடன் தொடர்பைத் தவிர்க்க முயல்கின்றன, அதன் மூலம் இரு பரிமாண நானோ அளவுகளில் நிலைபெற்று வளர்கின்றன (படம் 4c). இருப்பினும், நானோ அளவுகள் நுண்பாசி செல்களுக்குள் ஊடுருவிச் செல்வதையும், அவை சேதமடைவதையும் நாங்கள் காணவில்லை.
செல் மேற்பரப்பில் துகள்கள் ஒட்டிக்கொள்வதாலும், நிழலாக்கல் விளைவு62 எனப்படும் நிகழ்வாலும் ஒளிச்சேர்க்கை தடைபடும்போது, ​​சுய-பாதுகாப்பு என்பது காலத்தைச் சார்ந்து செயல்படும் ஒரு எதிர்வினைப் பண்பாகும். நுண்பாசிகளுக்கும் ஒளி மூலத்திற்கும் இடையில் உள்ள ஒவ்வொரு பொருளும் (உதாரணமாக, Nb-MXene நானோசெதில்கள்) பசுங்கணிகங்களால் உறிஞ்சப்படும் ஒளியின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துகிறது என்பது தெளிவாகிறது. இருப்பினும், இது பெறப்பட்ட முடிவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது என்பதில் எங்களுக்கு எந்த சந்தேகமும் இல்லை. எங்களின் நுண்ணோக்கி அவதானிப்புகளின்படி, நுண்பாசி செல்கள் Nb-MXene-களுடன் தொடர்பில் இருந்தபோதும், 2D நானோசெதில்கள் நுண்பாசிகளின் மேற்பரப்பில் முழுமையாக மூடப்படவோ அல்லது ஒட்டிக்கொள்ளவோ ​​இல்லை. மாறாக, நானோசெதில்கள் அவற்றின் மேற்பரப்பை மூடாமல் நுண்பாசி செல்களை நோக்கியே அமைந்திருந்தன. இத்தகைய நானோசெதில்கள்/நுண்பாசிகளின் தொகுப்பு, நுண்பாசி செல்களால் உறிஞ்சப்படும் ஒளியின் அளவைக் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் கட்டுப்படுத்த முடியாது. மேலும், இரு பரிமாண நானோபொருட்களின் முன்னிலையில் ஒளிச்சேர்க்கை உயிரினங்களின் ஒளி உறிஞ்சுதலில் ஒரு முன்னேற்றம் ஏற்படுவதை சில ஆய்வுகள் நிரூபித்துள்ளன63,64,65,66.
நுண்ணுயிரிகளின் செல்களால் நியோபியம் உட்கொள்ளப்படுவதை SEM படங்கள் நேரடியாக உறுதிப்படுத்த முடியாததால், இந்தப் பிரச்சினையைத் தெளிவுபடுத்துவதற்காக எங்கள் மேலதிக ஆய்வு எக்ஸ்-கதிர் ஃபுளோரசன்ஸ் (XRF) மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (XPS) பகுப்பாய்வை நாடியது. எனவே, MXene-களுடன் வினைபுரியாத ஒப்பீட்டு நுண்ணுயிரி மாதிரிகள், நுண்ணுயிரிகளின் செல்களின் மேற்பரப்பில் இருந்து பிரிந்த MXene நானோ செதில்கள், மற்றும் இணைக்கப்பட்டிருந்த MXene-கள் அகற்றப்பட்ட பிறகான நுண்ணுயிரிகள் ஆகியவற்றின் Nb சிகரங்களின் செறிவை நாங்கள் ஒப்பிட்டோம். நியோபியம் உட்கொள்ளல் நிகழவில்லை என்றால், இணைக்கப்பட்ட நானோ செதில்களை அகற்றிய பிறகு நுண்ணுயிரிகளால் பெறப்படும் Nb மதிப்பு பூஜ்ஜியமாக இருக்க வேண்டும் என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. எனவே, நியோபியம் உட்கொள்ளல் நிகழ்ந்தால், XRF மற்றும் XPS ஆகிய இரண்டு முடிவுகளும் ஒரு தெளிவான Nb சிகரத்தைக் காட்ட வேண்டும்.
XRF நிறமாலைகளைப் பொறுத்தவரை, SL Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx MXene உடன் வினைபுரிந்த பிறகு, நுண்பாசி மாதிரிகள் SL Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx MXene-க்கான Nb சிகரங்களைக் காட்டின (படம் 5a-ஐப் பார்க்கவும், மேலும் MAX மற்றும் ML MXene-களுக்கான முடிவுகள் துணைத் தகவலில் (SI), படங்கள் S12–C17-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன என்பதையும் கவனிக்கவும்). சுவாரஸ்யமாக, இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் Nb சிகரத்தின் செறிவு ஒரே மாதிரியாக இருந்தது (படம் 5a-இல் உள்ள சிவப்புப் பட்டைகள்). நுண்பாசி செல்களில் இரண்டு மடங்கு அதிக Nb4C3Tx MXene இணைக்கப்பட்டிருந்தபோதிலும் (படம் 5a-இல் உள்ள நீலப் பட்டைகள்), பாசிகளால் அதிக Nb-ஐ உறிஞ்ச முடியவில்லை என்பதையும், செல்களில் Nb குவிப்புக்கான அதிகபட்சத் திறன் எட்டப்பட்டது என்பதையும் இது சுட்டிக்காட்டியது. குறிப்பிடத்தக்க வகையில், உலோகங்களை உறிஞ்சும் நுண்பாசிகளின் திறன், சுற்றுச்சூழலில் உள்ள உலோக ஆக்சைடுகளின் செறிவைப் பொறுத்தது67,68. ஷம்ஷாதா மற்றும் குழுவினர்67, நன்னீர் பாசிகளின் உறிஞ்சும் திறன் pH அதிகரிக்கும்போது குறைகிறது என்பதைக் கண்டறிந்தனர். ரைஸ் மற்றும் அவரது குழுவினர்.68, கடற்பாசியின் உலோகங்களை உறிஞ்சும் திறன் Ni2+ ஐ விட Pb2+ க்கு சுமார் 25% அதிகமாக இருப்பதாகக் குறிப்பிட்டனர்.
(அ) ​​72 மணி நேரத்திற்கு SL Nb-MXenes-இன் மிக அதிக செறிவில் (100 mg L-1) அடைகாக்கப்பட்ட பச்சை நுண்பாசி செல்களால் அடிப்படை Nb உட்கொள்ளலின் XRF முடிவுகள். இந்த முடிவுகள் தூய நுண்பாசி செல்களிலும் (கட்டுப்பாட்டு மாதிரி, சாம்பல் நிறத் தூண்கள்), மேற்பரப்பு நுண்பாசி செல்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட 2D நானோசெதில்களிலும் (நீல நிறத் தூண்கள்), மற்றும் மேற்பரப்பிலிருந்து 2D நானோசெதில்களைப் பிரித்தெடுத்த பிறகு நுண்பாசி செல்களிலும் (சிவப்பு நிறத் தூண்கள்) α இருப்பதைக் காட்டுகின்றன. தனிம Nb-இன் அளவு, (ஆ) SL Nb-MXenes உடன் அடைகாக்கப்பட்ட பிறகு நுண்பாசி செல்களில் உள்ள நுண்பாசி கரிமக் கூறுகளின் (C=O மற்றும் CHx/C–O) மற்றும் Nb ஆக்சைடுகளின் வேதியியல் கலவையின் சதவீதம், (இ–உ) XPS SL Nb2CTx நிறமாலையின் கலவை உச்சியின் பொருத்தம் மற்றும் (எ) நுண்பாசி செல்களால் உள்வாங்கப்பட்ட SL Nb4C3Tx MXene.
எனவே, Nb ஆனது பாசி செல்களால் ஆக்சைடுகளின் வடிவில் உறிஞ்சப்படலாம் என்று நாங்கள் எதிர்பார்த்தோம். இதைச் சோதிக்க, நாங்கள் MXenes Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX மற்றும் பாசி செல்கள் மீது XPS ஆய்வுகளை மேற்கொண்டோம். நுண்பாசிகளுக்கும் Nb-MXenes மற்றும் பாசி செல்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட MXenes-களுக்கும் இடையிலான இடைவினையின் முடிவுகள் படம் 5b-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. எதிர்பார்த்தபடியே, நுண்பாசியின் மேற்பரப்பிலிருந்து MXene அகற்றப்பட்ட பிறகு, நுண்பாசி மாதிரிகளில் Nb 3d சிகரங்களை நாங்கள் கண்டறிந்தோம். C=O, CHx/CO, மற்றும் Nb ஆக்சைடுகளின் அளவுசார் நிர்ணயம், Nb2CTx SL (படம் 5c–e) மற்றும் Nb4C3Tx SL (படம் 5c–e) ஆகியவற்றிலிருந்து பெறப்பட்ட Nb 3d, O 1s, மற்றும் C 1s நிறமாலைகளின் அடிப்படையில் கணக்கிடப்பட்டது. அடைகாக்கப்பட்ட நுண்பாசிகளிலிருந்து பெறப்பட்ட MXenes. படம் 5f–h) அட்டவணை S1-3, பொருத்தத்தின் விளைவாகக் கிடைக்கும் உச்ச அளவுருக்கள் மற்றும் ஒட்டுமொத்த வேதியியலின் விவரங்களைக் காட்டுகிறது. Nb2CTx SL மற்றும் Nb4C3Tx SL (படம் 5c, f) ஆகியவற்றின் Nb 3d பகுதிகள் ஒரு Nb2O5 கூறுடன் பொருந்துகின்றன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. இங்கு, நிறமாலைகளில் MXene தொடர்பான உச்சங்கள் எதையும் நாங்கள் காணவில்லை, இது நுண்பாசி செல்கள் Nb-இன் ஆக்சைடு வடிவத்தை மட்டுமே உறிஞ்சுகின்றன என்பதைக் குறிக்கிறது. மேலும், C 1s நிறமாலையை C–C, CHx/C–O, C=O, மற்றும் –COOH கூறுகளுடன் தோராயப்படுத்தினோம். CHx/C–O மற்றும் C=O உச்சங்களை நுண்பாசி செல்களின் கரிமப் பங்களிப்பிற்கு ஒதுக்கினோம். இந்தக் கரிமக் கூறுகள் Nb2CTx SL மற்றும் Nb4C3TX SL ஆகியவற்றில் உள்ள C 1s உச்சங்களில் முறையே 36% மற்றும் 41% பங்களிக்கின்றன. பின்னர் நாங்கள் SL Nb2CTx மற்றும் SL Nb4C3TX ஆகியவற்றின் O 1s நிறமாலைகளை Nb2O5, நுண்பாசிகளின் கரிமக் கூறுகள் (CHx/CO) மற்றும் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்பட்ட நீர் ஆகியவற்றைக் கொண்டு பொருத்தினோம்.
இறுதியாக, XPS முடிவுகள் Nb-இன் இருப்பை மட்டுமல்ல, அதன் வடிவத்தையும் தெளிவாகக் காட்டின. Nb 3d சிக்னலின் நிலை மற்றும் டீகன்வல்யூஷன் முடிவுகளின்படி, Nb ஆனது ஆக்சைடுகளின் வடிவத்தில் மட்டுமே உறிஞ்சப்படுகிறது, அயனிகளாகவோ அல்லது MXene ஆகவோ அல்ல என்பதை நாங்கள் உறுதிப்படுத்துகிறோம். மேலும், SL Nb4C3TX MXene உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​SL Nb2CTx-இலிருந்து Nb ஆக்சைடுகளை உட்கொள்ளும் திறன் நுண்பாசி செல்களுக்கு அதிகமாக உள்ளது என்பதையும் XPS முடிவுகள் காட்டின.
எங்களின் Nb உட்கொள்ளல் முடிவுகள் ஈர்க்கக்கூடியவையாக இருப்பதோடு, MXene சிதைவைக் கண்டறியவும் உதவுகின்றன என்றாலும், 2D நானோசெதில்களில் ஏற்படும் தொடர்புடைய உருவவியல் மாற்றங்களைக் கண்காணிக்க தற்போது எந்த முறையும் இல்லை. எனவே, 2D Nb-MXene நானோசெதில்கள் மற்றும் நுண்பாசி செல்களில் ஏற்படும் எந்தவொரு மாற்றத்திற்கும் நேரடியாகப் பதிலளிக்கக்கூடிய ஒரு பொருத்தமான முறையை உருவாக்கவும் நாங்கள் முடிவு செய்தோம். இடைவினை புரியும் இனங்கள் ஏதேனும் உருமாற்றம், சிதைவு அல்லது துண்டாக்கத்திற்கு உள்ளானால், அது சமமான வட்டப் பரப்பின் விட்டம், உருண்டைத்தன்மை, ஃபெரெட் அகலம் அல்லது ஃபெரெட் நீளம் போன்ற வடிவ அளவுருக்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களாக விரைவாக வெளிப்படும் என்று நாங்கள் கருதுகிறோம் என்பதைக் கவனத்தில் கொள்வது அவசியம். இந்த அளவுருக்கள் நீளமான துகள்கள் அல்லது இரு பரிமாண நானோசெதில்களை விவரிக்கப் பொருத்தமானவை என்பதால், மாறும் துகள் வடிவப் பகுப்பாய்வு மூலம் அவற்றைக் கண்காணிப்பது, ஒடுக்கத்தின் போது SL Nb-MXene நானோசெதில்களின் உருவவியல் உருமாற்றம் குறித்த மதிப்புமிக்க தகவல்களை நமக்கு வழங்கும்.
பெறப்பட்ட முடிவுகள் படம் 6-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. ஒப்பீட்டிற்காக, அசல் MAX கட்டம் மற்றும் ML-MXenes-ஐயும் நாங்கள் சோதித்தோம் (துணைத் தகவல் படங்கள் S18 மற்றும் S19-ஐப் பார்க்கவும்). துகள் வடிவத்தின் இயக்கவியல் பகுப்பாய்வு, இரண்டு Nb-MXene SL-களின் அனைத்து வடிவ அளவுருக்களும் நுண்பாசிகளுடனான இடைவினைக்குப் பிறகு குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மாறியதைக் காட்டியது. சமமான வட்டப் பரப்பளவு விட்டம் அளவுருவால் (படம் 6a, b) காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பெரிய நானோசெதில்களின் பகுதியின் குறைந்த உச்சத் தீவிரம், அவை சிறிய துண்டுகளாகச் சிதைவடையும் போக்கைக் கொண்டிருப்பதைக் குறிக்கிறது. படம் 6c, d-இல், செதில்களின் குறுக்கு அளவுடன் தொடர்புடைய உச்சங்களில் ஒரு குறைவு (நானோசெதில்களின் நீட்சி) காட்டப்பட்டுள்ளது, இது 2D நானோசெதில்கள் அதிக துகள் போன்ற வடிவமாக மாறுவதைக் குறிக்கிறது. படம் 6e-h முறையே ஃபெரெட்டின் அகலம் மற்றும் நீளத்தைக் காட்டுகிறது. ஃபெரெட் அகலம் மற்றும் நீளம் ஆகியவை நிரப்பு அளவுருக்கள், எனவே அவை ஒன்றாகக் கருதப்பட வேண்டும். நுண்பாசிகளின் முன்னிலையில் 2D Nb-MXene நானோசெதில்களை அடைகாத்த பிறகு, அவற்றின் ஃபெரெட் தொடர்பு உச்சங்கள் நகர்ந்து அவற்றின் தீவிரம் குறைந்தது. உருவவியல், XRF மற்றும் XPS ஆகியவற்றுடன் இணைந்த இந்த முடிவுகளின் அடிப்படையில், ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட MXenes அதிக சுருக்கமடைந்து துண்டுகளாகவும் கோள வடிவ ஆக்சைடு துகள்களாகவும் உடைவதால், காணப்பட்ட மாற்றங்கள் ஆக்ஸிஜனேற்றத்துடன் வலுவாக தொடர்புடையவை என்று நாங்கள் முடிவு செய்தோம்69,70.
பச்சை நுண்பாசிகளுடனான இடைவினைக்குப் பிறகு MXene உருமாற்றத்தின் பகுப்பாய்வு. இயக்கத் துகள் வடிவப் பகுப்பாய்வானது (a, b) சமமான வட்டப் பரப்பின் விட்டம், (c, d) உருண்டைத்தன்மை, (e, f) ஃபெரெட் அகலம் மற்றும் (g, h) ஃபெரெட் நீளம் போன்ற அளவுருக்களைக் கருத்தில் கொள்கிறது. இதற்காக, இரண்டு குறிப்பு நுண்பாசி மாதிரிகள், முதன்மை SL Nb2CTx மற்றும் SL Nb4C3Tx MXene-கள், SL Nb2CTx மற்றும் SL Nb4C3Tx MXene-கள், சிதைக்கப்பட்ட நுண்பாசிகள், மற்றும் பதப்படுத்தப்பட்ட நுண்பாசி SL Nb2CTx மற்றும் SL Nb4C3Tx MXene-கள் ஆகியவற்றுடன் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. சிவப்பு அம்புக்குறிகள், ஆய்வு செய்யப்பட்ட இரு பரிமாண நானோ செதில்களின் வடிவ அளவுருக்களின் மாற்றங்களைக் காட்டுகின்றன.
வடிவ அளவுரு பகுப்பாய்வு மிகவும் நம்பகமானது என்பதால், அது நுண்பாசி செல்களில் ஏற்படும் உருவவியல் மாற்றங்களையும் வெளிப்படுத்த முடியும். எனவே, தூய நுண்பாசி செல்கள் மற்றும் 2D Nb நானோசெதில்களுடன் இடைவினை புரிந்த பிறகுள்ள செல்களின் சமமான வட்டப் பரப்பளவு விட்டம், உருண்டைத்தன்மை மற்றும் ஃபெரெட் அகலம்/நீளம் ஆகியவற்றை நாங்கள் பகுப்பாய்வு செய்தோம். படம் 6a–h, பாசி செல்களின் வடிவ அளவுருக்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் காட்டுகின்றன; உச்ச தீவிரத்தில் ஏற்படும் குறைவு மற்றும் அதிகபட்ச மதிப்புகள் உயர் மதிப்புகளை நோக்கி நகர்வது ஆகியவை இதற்குச் சான்றாகும். குறிப்பாக, செல் உருண்டைத்தன்மை அளவுருக்கள், நீளமான செல்களில் குறைவையும் கோள வடிவ செல்களில் அதிகரிப்பையும் காட்டின (படம் 6a, b). மேலும், SL Nb4C3TX MXene உடன் (படம் 6f) இடைவினை புரிந்ததோடு ஒப்பிடும்போது, ​​SL Nb2CTx MXene உடன் (படம் 6e) இடைவினை புரிந்த பிறகு ஃபெரெட் செல் அகலம் பல மைக்ரோமீட்டர்கள் அதிகரித்தது. Nb2CTx SR உடன் இடைவினை புரியும்போது நுண்பாசிகளால் Nb ஆக்சைடுகள் வலுவாக உறிஞ்சப்படுவதே இதற்குக் காரணமாக இருக்கலாம் என்று நாங்கள் சந்தேகிக்கிறோம். Nb செதில்கள் அவற்றின் மேற்பரப்பில் குறைந்த விறைப்புத்தன்மையுடன் ஒட்டிக்கொள்வது, குறைந்தபட்ச நிழல் விளைவுடன் செல் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும்.
நுண்பாசிகளின் வடிவம் மற்றும் அளவு அளவுருக்களில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் குறித்த நமது அவதானிப்புகள், பிற ஆய்வுகளுக்குத் துணைபுரிகின்றன. பச்சை நுண்பாசிகள், சுற்றுச்சூழல் அழுத்தத்திற்கு ஏற்ப, செல் அளவு, வடிவம் அல்லது வளர்சிதை மாற்றத்தை மாற்றுவதன் மூலம் தங்கள் உருவ அமைப்பை மாற்றிக்கொள்ள முடியும்61. உதாரணமாக, செல்களின் அளவை மாற்றுவது ஊட்டச்சத்துக்களை உறிஞ்சுவதை எளிதாக்குகிறது71. சிறிய பாசி செல்கள் குறைந்த ஊட்டச்சத்து உட்கொள்ளலையும், குறைபாடுள்ள வளர்ச்சி விகிதத்தையும் காட்டுகின்றன. இதற்கு மாறாக, பெரிய செல்கள் அதிக ஊட்டச்சத்துக்களை உட்கொள்ள முனைகின்றன, அவை பின்னர் செல்களுக்குள் படியவைக்கப்படுகின்றன72,73. பூஞ்சைக்கொல்லியான டிரைக்ளோசான் செல் அளவை அதிகரிக்க முடியும் என்று மச்சாடோ மற்றும் சோரஸ் கண்டறிந்தனர். அவர்கள் பாசிகளின் வடிவத்தில் பெரும் மாற்றங்களையும் கண்டறிந்தனர்74. கூடுதலாக, யின் மற்றும் குழுவினர்9, குறைக்கப்பட்ட கிராஃபீன் ஆக்சைடு நானோகலவைகளுக்கு வெளிப்படுத்தப்பட்ட பிறகு பாசிகளில் உருவ அமைப்பு மாற்றங்களையும் வெளிப்படுத்தினர். எனவே, நுண்பாசிகளின் மாற்றப்பட்ட அளவு/வடிவ அளவுருக்கள் MXene இருப்பதாலேயே ஏற்படுகின்றன என்பது தெளிவாகிறது. அளவு மற்றும் வடிவத்தில் ஏற்படும் இந்த மாற்றம், ஊட்டச்சத்து உறிஞ்சுதலில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் குறிப்பதால், காலப்போக்கில் அளவு மற்றும் வடிவ அளவுருக்களைப் பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம், Nb-MXenes முன்னிலையில் நுண்பாசிகளால் நையோபியம் ஆக்சைடு உறிஞ்சப்படுவதை நிரூபிக்க முடியும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம்.
மேலும், பாசிகளின் முன்னிலையில் MXenes ஆக்ஸிஜனேற்றம் அடையலாம். நானோ-TiO2 மற்றும் Al2O376 ஆகியவற்றிற்கு வெளிப்படுத்தப்பட்ட பச்சை பாசிகளின் உருவவியல் சீராக இல்லை என்பதை தலாய் மற்றும் குழுவினர்75 கவனித்தனர். எங்கள் அவதானிப்புகள் தற்போதைய ஆய்வைப் போலவே இருந்தாலும், இது 2D நானோசெதில்களின் முன்னிலையில் MXene சிதைவுப் பொருட்களின் அடிப்படையில் உயிரிசீரமைப்பின் விளைவுகளைப் பற்றிய ஆய்வுக்கு மட்டுமே பொருத்தமானது, நானோ துகள்களுக்கு அல்ல. MXenes உலோக ஆக்சைடுகளாக சிதைவடையக்கூடும் என்பதால்,31,32,77,78 எங்கள் Nb நானோசெதில்களும் நுண்பாசி செல்களுடன் வினைபுரிந்த பிறகு Nb ஆக்சைடுகளை உருவாக்க முடியும் என்று கருதுவது நியாயமானது.
ஆக்சிஜனேற்ற செயல்முறையை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு சிதைவுப் பொறிமுறையின் மூலம் 2D-Nb நானோசெதில்களின் ஒடுக்கத்தை விளக்குவதற்காக, நாங்கள் உயர்-தெளிவுத்திறன் செலுத்து எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (HRTEM) (படம் 7a,b) மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் ஒளிமின்னணு நிறமாலையியல் (XPS) (படம் 7c-i மற்றும் அட்டவணைகள் S4-5) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி ஆய்வுகளை மேற்கொண்டோம். இந்த இரண்டு அணுகுமுறைகளும் 2D பொருட்களின் ஆக்சிஜனேற்றத்தைப் படிப்பதற்கு ஏற்றவை மற்றும் ஒன்றுக்கொன்று துணைபுரிகின்றன. HRTEM ஆனது இரு பரிமாண அடுக்குக் கட்டமைப்புகளின் சிதைவையும், அதைத் தொடர்ந்து உலோக ஆக்சைடு நானோ துகள்கள் தோன்றுவதையும் பகுப்பாய்வு செய்யக்கூடியது, அதேசமயம் XPS மேற்பரப்புப் பிணைப்புகளுக்கு உணர்திறன் கொண்டது. இந்த நோக்கத்திற்காக, நாங்கள் நுண்பாசி செல் பரவல்களில் இருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட 2D Nb-MXene நானோசெதில்களை, அதாவது நுண்பாசி செல்களுடனான தொடர்புக்குப் பிறகு அவற்றின் வடிவத்தைச் சோதித்தோம் (படம் 7-ஐப் பார்க்கவும்).
ஆக்சிஜனேற்றப்பட்ட (a) SL Nb2CTx மற்றும் (b) SL Nb4C3Tx MXenes-களின் உருவமைப்பைக் காட்டும் HRTEM படங்கள், (c) ஒடுக்கத்திற்குப் பிறகு ஆக்சைடு விளைபொருட்களின் கலவையைக் காட்டும் XPS பகுப்பாய்வு முடிவுகள், (d–f) SL Nb2CTx மற்றும் (g–i) பச்சை நுண்பாசிகளால் பழுதுபார்க்கப்பட்ட Nb4C3Tx SL ஆகியவற்றின் XPS நிறமாலைக் கூறுகளின் உச்சப் பொருத்தம்.
HRTEM ஆய்வுகள் இரண்டு வகையான Nb-MXene நானோசெதில்களின் ஆக்சிஜனேற்றத்தை உறுதிப்படுத்தின. நானோசெதில்கள் அவற்றின் இரு பரிமாண உருவமைப்பை ஓரளவிற்குத் தக்க வைத்துக் கொண்டாலும், ஆக்சிஜனேற்றத்தின் விளைவாக MXene நானோசெதில்களின் மேற்பரப்பை மூடியபடி பல நானோ துகள்கள் தோன்றின (படம் 7a,b-ஐப் பார்க்கவும்). Nb 3d மற்றும் O 1s சிக்னல்களின் XPS பகுப்பாய்வு, இரண்டு நிகழ்வுகளிலும் Nb ஆக்சைடுகள் உருவாகியிருப்பதைக் காட்டியது. படம் 7c-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 2D MXene Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX ஆகியவை NbO மற்றும் Nb2O5 ஆக்சைடுகளின் இருப்பைக் குறிக்கும் Nb 3d சிக்னல்களைக் கொண்டுள்ளன, அதேசமயம் O 1s சிக்னல்கள் 2D நானோசெதில் மேற்பரப்பின் செயல்பாட்டுடன் தொடர்புடைய O–Nb பிணைப்புகளின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கின்றன. Nb-C மற்றும் Nb3+-O உடன் ஒப்பிடும்போது Nb ஆக்சைடு பங்களிப்பு மேலோங்கி இருப்பதை நாங்கள் கவனித்தோம்.
படம் 7g–i இல், நுண்பாசி செல்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட Nb 3d, C 1s, மற்றும் O 1s SL Nb2CTx (படம் 7d–f ஐப் பார்க்கவும்) மற்றும் SL Nb4C3TX MXene ஆகியவற்றின் XPS நிறமாலைகள் காட்டப்பட்டுள்ளன. Nb-MXene-களின் உச்ச அளவுருக்களின் விவரங்கள் முறையே அட்டவணைகள் S4–5 இல் வழங்கப்பட்டுள்ளன. நாங்கள் முதலில் Nb 3d-இன் அமைப்பை ஆய்வு செய்தோம். நுண்பாசி செல்களால் உறிஞ்சப்பட்ட Nb-க்கு மாறாக, நுண்பாசி செல்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட MXene-இல், Nb2O5-ஐத் தவிர, மற்ற கூறுகளும் காணப்பட்டன. Nb2CTx SL-இல், Nb3+-O-இன் பங்களிப்பு 15% அளவில் இருப்பதைக் கண்டறிந்தோம், அதேசமயம் Nb 3d நிறமாலையின் மற்ற பகுதிகளில் Nb2O5 (85%) ஆதிக்கம் செலுத்தியது. கூடுதலாக, SL Nb4C3TX மாதிரியில் Nb-C (9%) மற்றும் Nb2O5 (91%) கூறுகள் உள்ளன. இங்கு Nb-C ஆனது Nb4C3Tx SR-இல் உள்ள உலோக கார்பைடின் இரண்டு உள் அணு அடுக்குகளிலிருந்து வருகிறது. பின்னர், உள்வாங்கப்பட்ட மாதிரிகளில் நாம் செய்ததைப் போலவே, C 1s நிறமாலையை நான்கு வெவ்வேறு கூறுகளுக்கு வரைபடமாக்குகிறோம். எதிர்பார்த்தபடி, C 1s நிறமாலையில் கிராஃபைட் கார்பன் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, அதைத் தொடர்ந்து நுண்பாசி செல்களிலிருந்து வரும் கரிமத் துகள்களின் (CHx/CO மற்றும் C=O) பங்களிப்புகள் உள்ளன. கூடுதலாக, O 1s நிறமாலையில், நுண்பாசி செல்களின் கரிம வடிவங்கள், நியோபியம் ஆக்சைடு மற்றும் உறிஞ்சப்பட்ட நீர் ஆகியவற்றின் பங்களிப்பை நாங்கள் கண்டறிந்தோம்.
கூடுதலாக, ஊட்டச்சத்து ஊடகம் மற்றும்/அல்லது நுண்ணுயிரி செல்களில் வினைத்திறன் மிக்க ஆக்சிஜன் இனங்கள் (ROS) இருப்பது Nb-MXenes பிளவுபடுதலுடன் தொடர்புடையதா என்பதையும் நாங்கள் ஆராய்ந்தோம். இதற்காக, வளர்ப்பு ஊடகத்தில் உள்ள சிங்லெட் ஆக்சிஜன் (1O2) மற்றும் நுண்ணுயிரிகளில் ஆக்சிஜனேற்றத் தடுப்பானாகச் செயல்படும் ஒரு தையோலான, செல்களுக்குள்ளான குளுட்டாதயோன் ஆகியவற்றின் அளவுகளை நாங்கள் மதிப்பிட்டோம். முடிவுகள் துணைத் தகவலில் (SI) காட்டப்பட்டுள்ளன (படங்கள் S20 மற்றும் S21). SL Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX MXenes கொண்ட வளர்ப்புகளில் 1O2-இன் அளவு குறைந்திருந்தது (படம் S20-ஐப் பார்க்கவும்). SL Nb2CTx-ஐப் பொறுத்தவரை, MXene 1O2 சுமார் 83% ஆகக் குறைந்துள்ளது. SL-ஐப் பயன்படுத்தும் நுண்ணுயிரி வளர்ப்புகளில், Nb4C3TX 1O2 இன்னும் அதிகமாகக் குறைந்து, 73% ஆனது. சுவாரஸ்யமாக, 1O2-இல் ஏற்பட்ட மாற்றங்கள், முன்னர் காணப்பட்ட தடுப்பு-தூண்டுதல் விளைவின் அதே போக்கைக் காட்டின (படம் 3-ஐப் பார்க்கவும்). பிரகாசமான ஒளியில் அடைகாப்பது ஒளி ஆக்சிஜனேற்றத்தை மாற்றக்கூடும் என்று வாதிடலாம். இருப்பினும், கட்டுப்பாட்டுப் பகுப்பாய்வின் முடிவுகள், பரிசோதனையின் போது 1O2-இன் அளவுகள் ஏறக்குறைய நிலையானதாக இருந்ததைக் காட்டின (படம் S22). உயிரணுக்களுக்குள் உள்ள ROS அளவுகளைப் பொறுத்தவரை, அதே கீழ்நோக்கிய போக்கையும் நாங்கள் கண்டறிந்தோம் (படம் S21-ஐப் பார்க்கவும்). ஆரம்பத்தில், Nb2CTx மற்றும் Nb4C3Tx SL-களின் முன்னிலையில் வளர்க்கப்பட்ட நுண்பாசி உயிரணுக்களில் உள்ள ROS-இன் அளவுகள், நுண்பாசிகளின் தூய வளர்ப்பில் காணப்படும் அளவுகளை விட அதிகமாக இருந்தன. இருப்பினும், காலப்போக்கில், நுண்பாசிகள் இரண்டு Nb-MXene-களின் முன்னிலைக்கும் தங்களைத் தகவமைத்துக் கொண்டதாகத் தோன்றியது. ஏனெனில், SL Nb2CTx மற்றும் Nb4C3TX செலுத்தப்பட்ட நுண்பாசிகளின் தூய வளர்ப்பில் அளவிடப்பட்ட அளவுகளில், ROS அளவுகள் முறையே 85% மற்றும் 91% ஆகக் குறைந்தன. இது, ஊட்டச்சத்து ஊடகத்தில் மட்டும் இருப்பதை விட, Nb-MXene-இன் முன்னிலையில் நுண்பாசிகள் காலப்போக்கில் அதிக சௌகரியமாக உணர்கின்றன என்பதைக் குறிக்கலாம்.
நுண்ணுயிரிகள் என்பவை ஒளிச்சேர்க்கை செய்யும் உயிரினங்களின் ஒரு பன்முகத்தன்மை வாய்ந்த குழுவாகும். ஒளிச்சேர்க்கையின் போது, ​​அவை வளிமண்டல கார்பன் டை ஆக்சைடை (CO2) கரிம கார்பனாக மாற்றுகின்றன. ஒளிச்சேர்க்கையின் விளைபொருட்கள் குளுக்கோஸ் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் ஆகும்79. இவ்வாறு உருவாகும் ஆக்ஸிஜன், Nb-MXene-களின் ஆக்சிஜனேற்றத்தில் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது என்று நாங்கள் சந்தேகிக்கிறோம். இதற்கான ஒரு சாத்தியமான விளக்கம் என்னவென்றால், Nb-MXene நானோ செதில்களுக்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் ஆக்ஸிஜனின் குறைந்த மற்றும் அதிக பகுதி அழுத்தங்களில் வேறுபட்ட காற்றோட்ட அளவுரு உருவாகிறது. இதன் பொருள், ஆக்ஸிஜனின் வெவ்வேறு பகுதி அழுத்தங்கள் உள்ள பகுதிகளில், மிகக் குறைந்த அளவு கொண்ட பகுதி ஆனோடை உருவாக்கும்80, 81, 82. இங்கே, நுண்ணுயிரிகள் MXene செதில்களின் மேற்பரப்பில் வேறுபட்ட காற்றோட்டமுள்ள செல்களை உருவாக்க பங்களிக்கின்றன, அவை அவற்றின் ஒளிச்சேர்க்கை பண்புகளால் ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்கின்றன. இதன் விளைவாக, உயிரி அரிப்பு விளைபொருட்கள் (இந்த விஷயத்தில், நியோபியம் ஆக்சைடுகள்) உருவாகின்றன. மற்றொரு அம்சம் என்னவென்றால், நுண்ணுயிரிகள் கரிம அமிலங்களை உற்பத்தி செய்து அவற்றை நீரில் வெளியிட முடியும்83,84. எனவே, ஒரு தீவிரமான சூழல் உருவாகி, அதன்மூலம் Nb-MXenes-ஐ மாற்றுகிறது. மேலும், நுண்பாசிகள் கார்பன் டை ஆக்சைடை உறிஞ்சுவதன் மூலம் சூழலின் pH-ஐ காரத்தன்மைக்கு மாற்றக்கூடும், இது அரிப்பையும் உண்டாக்கும்79.
மிக முக்கியமாக, எங்கள் ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட இருள்/ஒளி ஒளிக்காலம், பெறப்பட்ட முடிவுகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கு இன்றியமையாதது. இந்த அம்சம் ஜெமாய்-ஸோக்லாச் மற்றும் குழுவினரால் விரிவாக விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. 85 அவர்கள், போர்பைரிடியம் பர்புரியம் என்ற சிவப்பு நுண்பாசியால் ஏற்படும் உயிரிஅழுக்குடன் தொடர்புடைய உயிரிஅரிப்பை நிரூபிக்க, வேண்டுமென்றே 12/12 மணி நேர ஒளிக்காலத்தைப் பயன்படுத்தினர். உயிரிஅரிப்பு இல்லாத நிலையில், ஒளிக்காலமானது மின்னழுத்தத்தின் பரிணாம வளர்ச்சியுடன் தொடர்புடையது என்றும், அது சுமார் 24:00 மணியளவில் போலிக்கால அலைவுகளாக வெளிப்படுகிறது என்றும் அவர்கள் காட்டுகிறார்கள். இந்த அவதானிப்புகள் டௌலிங் மற்றும் குழுவினரால் உறுதிப்படுத்தப்பட்டன. 86 அவர்கள் அனபேனா என்ற சயனோபாக்டீரியாவின் ஒளிச்சேர்க்கை உயிரிப்படலங்களை நிரூபித்தனர். ஒளியின் செயல்பாட்டின் கீழ் கரைந்த ஆக்ஸிஜன் உருவாகிறது, இது கட்டற்ற உயிரிஅரிப்பு மின்னழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் அல்லது ஏற்ற இறக்கங்களுடன் தொடர்புடையது. உயிரிஅரிப்புக்கான கட்டற்ற மின்னழுத்தம் ஒளிக்கட்டத்தில் அதிகரித்து, இருள்க்கட்டத்தில் குறைகிறது என்ற உண்மையால் ஒளிக்காலத்தின் முக்கியத்துவம் வலியுறுத்தப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கை செய்யும் நுண்பாசிகளால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஆக்ஸிஜன், மின்முனைகளுக்கு அருகில் உருவாகும் பகுதி அழுத்தத்தின் மூலம் எதிர்மின்முனை வினையைப் பாதிப்பதே இதற்குக் காரணம்87.
கூடுதலாக, Nb-MXenes உடனான தொடர்புக்குப் பிறகு நுண்பாசி செல்களின் வேதியியல் அமைப்பில் ஏதேனும் மாற்றங்கள் ஏற்பட்டதா என்பதைக் கண்டறிய ஃபோரியர் டிரான்ஸ்ஃபார்ம் அகச்சிவப்பு நிறமாலையியல் (FTIR) நிகழ்த்தப்பட்டது. பெறப்பட்ட இந்த முடிவுகள் சிக்கலானவை, மேலும் அவற்றை நாங்கள் துணைத் தகவலில் (SI) வழங்குகிறோம் (படங்கள் S23-S25, MAX நிலை மற்றும் ML MXenes முடிவுகள் உட்பட). சுருக்கமாக, நுண்பாசிகளின் பெறப்பட்ட குறிப்பு நிறமாலைகள் இந்த உயிரினங்களின் வேதியியல் பண்புகள் பற்றிய முக்கியமான தகவல்களை நமக்கு வழங்குகின்றன. இந்த மிகவும் சாத்தியமான அதிர்வுகள் 1060 cm-1 (CO), 1540 cm-1, 1640 cm-1 (C=C), 1730 cm-1 (C=O), 2850 cm-1, 2920 cm-1 (C–H) மற்றும் 3280 cm–1 (O–H) ஆகிய அதிர்வெண்களில் அமைந்துள்ளன. SL Nb-MXenes-க்கு, எங்களின் முந்தைய ஆய்வு38 உடன் ஒத்துப்போகும் ஒரு CH-பிணைப்பு நீட்சி அடையாளத்தை நாங்கள் கண்டறிந்தோம். இருப்பினும், C=C மற்றும் CH பிணைப்புகளுடன் தொடர்புடைய சில கூடுதல் சிகரங்கள் மறைந்துவிட்டதை நாங்கள் கவனித்தோம். இது, SL Nb-MXenes உடனான இடைவினையின் காரணமாக நுண்பாசிகளின் வேதியியல் அமைப்பில் சிறிய மாற்றங்கள் ஏற்படக்கூடும் என்பதைக் குறிக்கிறது.
நுண்ணுயிரிகளின் உயிர்வேதியியலில் ஏற்படக்கூடிய மாற்றங்களைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது, ​​நியோபியம் ஆக்சைடு போன்ற கனிம ஆக்சைடுகளின் திரட்சியை மறுபரிசீலனை செய்ய வேண்டும்⁵⁹. இது செல் மேற்பரப்பால் உலோகங்களை உறிஞ்சுவதிலும், அவற்றை சைட்டோபிளாசத்திற்குள் கொண்டு செல்வதிலும், செல் உள் கார்பாக்சில் குழுக்களுடன் அவற்றை இணைப்பதிலும், மற்றும் நுண்ணுயிரி பாலிபாஸ்போசோம்களில் அவற்றைத் திரட்டுவதிலும் ஈடுபட்டுள்ளது²⁰,⁸⁸,⁸⁹,⁹. மேலும், நுண்ணுயிரிகளுக்கும் உலோகங்களுக்கும் இடையிலான உறவு செல்களின் செயல்பாட்டுக் குழுக்களால் பராமரிக்கப்படுகிறது. இந்தக் காரணத்திற்காக, உறிஞ்சுதலானது நுண்ணுயிரி மேற்பரப்பு வேதியியலையும் சார்ந்துள்ளது, இது மிகவும் சிக்கலானது⁹,⁹¹. பொதுவாக, எதிர்பார்த்தபடி, நியோபியம் ஆக்சைடை உறிஞ்சியதால் பச்சை நுண்ணுயிரிகளின் வேதியியல் கலவை சிறிதளவு மாறியது.
சுவாரஸ்யமாக, நுண்ணுயிரிகளின் ஆரம்பத்தில் காணப்பட்ட வளர்ச்சித் தடை காலப்போக்கில் மீளக்கூடியதாக இருந்தது. நாங்கள் கவனித்தபடி, நுண்ணுயிரிகள் ஆரம்ப சுற்றுச்சூழல் மாற்றத்தை வெற்றிகொண்டு, இறுதியில் இயல்பான வளர்ச்சி விகிதங்களுக்குத் திரும்பி, மேலும் அதிகரித்தன. ஊட்டச்சத்து ஊடகத்தில் அறிமுகப்படுத்தப்படும்போது, ​​ஸீட்டா பொட்டன்ஷியல் அதிக நிலைத்தன்மையைக் கொண்டிருப்பதாக ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. இதனால், ஒடுக்கச் சோதனைகள் முழுவதும் நுண்ணுயிரி செல்களுக்கும் Nb-MXene நானோ செதில்களுக்கும் இடையிலான மேற்பரப்பு இடைவினை பராமரிக்கப்பட்டது. எங்களின் மேலதிக பகுப்பாய்வில், நுண்ணுயிரிகளின் இந்த குறிப்பிடத்தக்க நடத்தைக்கு அடிப்படையாக உள்ள முக்கிய செயல்பாட்டு வழிமுறைகளை நாங்கள் சுருக்கமாகக் கூறுகிறோம்.
SEM ஆய்வுகள், நுண்பாசிகள் Nb-MXenes உடன் ஒட்டிக்கொள்ளும் போக்கைக் கொண்டிருப்பதைக் காட்டுகின்றன. டைனமிக் இமேஜ் பகுப்பாய்வைப் பயன்படுத்தி, இந்த விளைவு இருபரிமாண Nb-MXene நானோசெதில்களை அதிக கோள வடிவத் துகள்களாக மாற்றுகிறது என்பதை நாங்கள் உறுதிப்படுத்துகிறோம். இதன் மூலம், நானோசெதில்களின் சிதைவு அவற்றின் ஆக்சிஜனேற்றத்துடன் தொடர்புடையது என்பதை நிரூபிக்கிறோம். எங்கள் கருதுகோளைச் சோதிக்க, நாங்கள் தொடர்ச்சியான பொருள் மற்றும் உயிர்வேதியியல் ஆய்வுகளை மேற்கொண்டோம். சோதனைக்குப் பிறகு, நானோசெதில்கள் படிப்படியாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து NbO மற்றும் Nb2O5 பொருட்களாகச் சிதைந்தன, அவை பச்சை நுண்பாசிகளுக்கு எந்த அச்சுறுத்தலையும் ஏற்படுத்தவில்லை. FTIR ஆய்வைப் பயன்படுத்தி, 2D Nb-MXene நானோசெதில்களின் முன்னிலையில் வளர்க்கப்பட்ட நுண்பாசிகளின் வேதியியல் அமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்கள் எதுவும் இல்லை என்பதைக் கண்டறிந்தோம். நுண்பாசிகளால் நியோபியம் ஆக்சைடை உறிஞ்சிக்கொள்ளும் சாத்தியக்கூற்றைக் கருத்தில் கொண்டு, நாங்கள் ஒரு எக்ஸ்-கதிர் ஃபுளோரசன்ஸ் பகுப்பாய்வைச் செய்தோம். இந்த முடிவுகள், ஆய்வு செய்யப்பட்ட நுண்பாசிகள், தங்களுக்கு நச்சுத்தன்மையற்ற நியோபியம் ஆக்சைடுகளை (NbO மற்றும் Nb2O5) உணவாக உட்கொள்கின்றன என்பதைத் தெளிவாகக் காட்டுகின்றன.