Nature.com غا كىرگىنىڭىزگە رەھمەت. سىز چەكلىك CSS قوللىشى بار تور كۆرگۈچ نۇسخىسىنى ئىشلىتىۋاتىسىز. ئەڭ ياخشى تەجرىبە ئۈچۈن، يېڭىلانغان تور كۆرگۈچنى ئىشلىتىشىڭىزنى (ياكى Internet Explorer دا ماسلىشىشچانلىق ھالىتىنى چەكلىشىڭىزنى) تەۋسىيە قىلىمىز. بۇ ئارىلىقتا، داۋاملىق قوللاشنى كاپالەتلەندۈرۈش ئۈچۈن، تور بېكەتنى ئۇسلۇب ۋە JavaScriptسىز كۆرسىتىمىز.
بىرلا ۋاقىتتا ئۈچ سىيرىلما رەسىم توپلىمىنى كۆرسىتىدۇ. بىرلا ۋاقىتتا ئۈچ سىيرىلما رەسىم ئارىسىدا يۆتكىلىش ئۈچۈن «ئالدىنقى» ۋە «كېيىنكى» كۇنۇپكىلىرىنى ئىشلىتىڭ، ياكى بىرلا ۋاقىتتا ئۈچ سىيرىلما رەسىم ئارىسىدا يۆتكىلىش ئۈچۈن ئاخىرىدىكى سىيرىلما كۇنۇپكىلىرىنى ئىشلىتىڭ.
نانوتېخنىكىنىڭ تېز سۈرئەتتە تەرەققىي قىلىشى ۋە كۈندىلىك قوللىنىشچان پروگراممىلارغا سىڭىشى مۇھىتقا تەھدىت سېلىشى مۇمكىن. ئورگانىك بۇلغىمىلارنى پارچىلاشنىڭ يېشىل ئۇسۇللىرى ياخشى قوللىنىلغان بولسىمۇ، ئانئورگانىك كىرىستال بۇلغىمىلارنى قايتا ھاسىل قىلىش ئۇلارنىڭ بىئو ئۆزگىرىشكە بولغان سەزگۈرلۈكىنىڭ تۆۋەنلىكى ۋە ماتېرىيال يۈزىنىڭ بىئولوگىيىلىك بۇلغىمىلار بىلەن بولغان ئۆز-ئارا تەسىرىنى چۈشەنمەسلىكى سەۋەبىدىن مۇھىم ئەندىشە پەيدا قىلىدۇ. بۇ يەردە، بىز يېشىل مىكرو يۈسۈنلەر Raphidocelis subcapitata تەرىپىدىن 2D كېرامىكا نانوماتېرىياللىرىنىڭ بىئورېمېدىتسىيە مېخانىزمىنى ئىز قوغلاش ئۈچۈن Nb ئاساسلىق ئانئورگانىك 2D MXenes مودېلىنى ئاددىي شەكىل پارامېتىرى ئانالىز ئۇسۇلى بىلەن بىرلەشتۈردۇق. بىز مىكرو يۈسۈنلەرنىڭ يۈزە بىلەن مۇناسىۋەتلىك فىزىكىلىق-خىمىيىلىك ئۆز-ئارا تەسىر سەۋەبىدىن Nb ئاساسلىق MXenلارنى پارچىلايدىغانلىقىنى بايقىدۇق. دەسلەپتە، بىر قەۋەتلىك ۋە كۆپ قەۋەتلىك MXen نانوپارچىلىرى مىكرو يۈسۈنلەرنىڭ يۈزىگە چاپلانغان بولۇپ، بۇ يۈسۈنلەرنىڭ ئۆسۈشىنى بەلگىلىك دەرىجىدە ئازايتقان. قانداقلا بولمىسۇن، يۈزە بىلەن ئۇزۇن ۋاقىت ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندە، مىكرو يۈسۈنلەر MXen نانوپارچىلىرىنى ئوكسىدلاپ، ئۇلارنى NbO ۋە Nb2O5 غا پارچىلىغان. بۇ ئوكسىدلار مىكرو سۇ ئۆتكۈر ھۈجەيرىلىرىگە زەھەرلىك ئەمەس بولغاچقا، ئۇلار 72 سائەت سۇ بىر تەرەپ قىلغاندىن كېيىن مىكرو سۇ ئۆتكۈرلەرنى تېخىمۇ ئەسلىگە كەلتۈرىدىغان سۈمۈرۈش مېخانىزمى ئارقىلىق Nb ئوكسىد نانو زەررىچىلىرىنى سۈمۈرۈۋالىدۇ. سۈمۈرۈش بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئوزۇقلۇق ماددىلارنىڭ تەسىرى ھۈجەيرە ھەجىمىنىڭ ئېشىشى، ئۇلارنىڭ سىلىق شەكلى ۋە ئۆسۈش سۈرئىتىنىڭ ئۆزگىرىشىدە ئەكس ئەتتۈرۈلىدۇ. بۇ بايقاشلارغا ئاساسەن، بىز تاتلىق سۇ ئېكولوگىيە سىستېمىسىدا Nb ئاساسلىق MXen نىڭ قىسقا ۋە ئۇزۇن مۇددەتلىك مەۋجۇتلۇقى پەقەت كىچىك مۇھىت تەسىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن، دېگەن خۇلاسىگە كەلدۇق. ئىككى ئۆلچەملىك نانو ماتېرىياللارنى مودېل سىستېمىسى سۈپىتىدە ئىشلىتىپ، بىز ئىنچىكە دانلىق ماتېرىياللاردىمۇ شەكىل ئۆزگىرىشىنى كۆزىتىش مۇمكىنچىلىكىنى نامايان قىلغانلىقىمىز دىققەتكە سازاۋەر. ئومۇمەن قىلىپ ئېيتقاندا، بۇ تەتقىقات 2D نانو ماتېرىياللارنىڭ بىئورېمېدىتاتسىيە مېخانىزمىنى قوزغىتىدىغان يۈزەكى ئۆز-ئارا تەسىرگە مۇناسىۋەتلىك جەريانلار توغرىسىدىكى مۇھىم ئاساسىي سوئالغا جاۋاب بېرىدۇ ھەمدە ئانئورگانىك كىرىستاللىق نانو ماتېرىياللارنىڭ مۇھىتقا بولغان تەسىرىنى قىسقا ۋە ئۇزۇن مۇددەتلىك تەتقىق قىلىش ئۈچۈن ئاساس سالىدۇ.
نانوماتېرىياللار بايقالغاندىن بۇيان نۇرغۇن قىزىقىش قوزغىدى، ھەمدە ھەر خىل نانوتېخنىكىلار يېقىندا زامانىۋىلىشىش باسقۇچىغا كىردى1. ئەپسۇسكى، نانوماتېرىياللارنىڭ كۈندىلىك قوللىنىشچان پروگراممىلارغا بىرلەشتۈرۈلۈشى، خاتا تاشلاش، ئېھتىياتسىزلىق بىلەن ئىشلىتىش ياكى بىخەتەرلىك ئۇل ئەسلىھەلىرىنىڭ يېتەرلىك بولماسلىقى سەۋەبىدىن تاسادىپىي قويۇپ بېرىلىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىشى مۇمكىن. شۇڭا، ئىككى ئۆلچەملىك (2D) نانوماتېرىياللارنى ئۆز ئىچىگە ئالغان نانوماتېرىياللارنىڭ تەبىئىي مۇھىتقا قويۇپ بېرىلىشى مۇمكىن دەپ قاراش ئەقىلگە مۇۋاپىق، بۇ نانوماتېرىياللارنىڭ خۇسۇسىيىتى ۋە بىئولوگىيىلىك پائالىيىتى ھازىرغىچە تولۇق چۈشىنىلمىگەن. شۇڭا، ئېكولوگىيەلىك زەھەرلىكلىك مەسىلىسىنىڭ 2D نانوماتېرىياللارنىڭ سۇ سىستېمىسىغا سىڭىپ كىرىش ئىقتىدارىغا مەركەزلەشكەنلىكى ھەيران قالارلىق ئەمەس2،3،4،5،6. بۇ ئېكولوگىيەلىك سىستېمىلاردا، بەزى 2D نانوماتېرىياللار مىكرو يۈسۈنلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ھەر خىل تروفىك سەۋىيەدىكى ھەر خىل ئورگانىزملار بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتەلەيدۇ.
مىكرو سۇ ئۆتلىرى تاتلىق سۇ ۋە دېڭىز ئېكولوگىيە سىستېمىسىدا تەبىئىي ھالدا ئۇچرايدىغان ئىپتىدائىي ئورگانىزملار بولۇپ، فوتوسىنتېز ئارقىلىق ھەر خىل خىمىيىلىك مەھسۇلاتلارنى ئىشلەپچىقىرىدۇ7. شۇڭا، ئۇلار سۇ ئېكولوگىيە سىستېمىسى ئۈچۈن مۇھىم8،9،10،11،12، شۇنداقلا سەزگۈر، ئەرزان ۋە كەڭ قوللىنىلىدىغان ئېكولوگىيەلىك زەھەرلىكلىك كۆرسەتكۈچى13،14. مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى تېز كۆپىيىپ، ھەر خىل بىرىكمىلەرنىڭ مەۋجۇتلۇقىغا تېز ئىنكاس قايتۇرغاچقا، ئۇلار ئورگانىك ماددىلار بىلەن بۇلغانغان سۇنى بىر تەرەپ قىلىشنىڭ مۇھىت ئاسرايدىغان ئۇسۇللىرىنى تەرەققىي قىلدۇرۇشتا ئۈمىدۋار15،16.
سۇ يۈسۈنلىرى ھۈجەيرىلىرى بىئوسوربسىيە ۋە توپلىنىش ئارقىلىق سۇدىكى ئانئورگانىك ئىئونلارنى چىقىرىۋېتىدۇ17،18. بەزى سۇ يۈسۈن تۈرلىرى، مەسىلەن Chlorella، Anabaena invar، Westiellopsis prolica، Stigeoclonium tenue ۋە Synechococcus sp. ئۇنىڭ Fe2+, Cu2+, Zn2+ ۋە Mn2+19 قاتارلىق زەھەرلىك مېتال ئىئونلىرىنى ئېلىپ يۈرىدىغانلىقى ۋە ھەتتا ئوزۇقلاندۇرىدىغانلىقى بايقالغان. باشقا تەتقىقاتلاردا Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ ياكى Pb2+ ئىئونلىرىنىڭ ھۈجەيرە شەكلىنى ئۆزگەرتىش ۋە ئۇلارنىڭ خىلوروپلاستلىرىنى ۋەيران قىلىش ئارقىلىق Scenedesmus نىڭ ئۆسۈشىنى چەكلەيدىغانلىقى كۆرسىتىلگەن20،21.
ئورگانىك بۇلغىمىلارنىڭ پارچىلىنىشى ۋە ئېغىر مېتال ئىئونلىرىنى چىقىرىۋېتىشنىڭ يېشىل ئۇسۇللىرى دۇنيانىڭ ھەرقايسى جايلىرىدىكى ئالىملار ۋە ئىنژېنېرلارنىڭ دىققىتىنى تارتتى. بۇنىڭ ئاساسلىق سەۋەبى، بۇ بۇلغىمىلارنىڭ سۇيۇق باسقۇچتا ئاسانلا بىر تەرەپ قىلىنىشىدۇر. قانداقلا بولمىسۇن، ئانئورگانىك كىرىستال بۇلغىمىلار سۇدا ئېرىشچانلىقى تۆۋەن ۋە ھەر خىل بىئو ئۆزگىرىشلەرگە تۆۋەن سەزگۈرلۈك بىلەن خاراكتېرلىنىدۇ، بۇ بولسا ئەسلىگە كەلتۈرۈشتە زور قىيىنچىلىقلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ، بۇ ساھەدە ئانچە ئىلگىرىلەش يوق22،23،24،25،26. شۇڭا، نانوماتېرىياللارنى رېمونت قىلىش ئۈچۈن مۇھىت ئاسرايدىغان ھەل قىلىش چارىلىرىنى ئىزدەش مۇرەككەپ ۋە تەكشۈرۈلمىگەن ساھە بولۇپ قالدى. 2D نانوماتېرىياللارنىڭ بىئو ئۆزگىرىش تەسىرىگە بولغان ئېنىقسىزلىق دەرىجىسى يۇقىرى بولغاچقا، ئۇلارنىڭ ئەسلىگە كەلتۈرۈش جەريانىدا پارچىلىنىش يوللىرىنى تېپىشنىڭ ئاسان ئۇسۇلى يوق.
بۇ تەتقىقاتتا، بىز ئانئورگانىك كېرامىكا ماتېرىياللىرى ئۈچۈن ئاكتىپ سۇلۇق بىئورېمېدىئاتسىيە ئاگېنتى سۈپىتىدە يېشىل مىكرو يۈسۈنلەرنى ئىشلەتتۇق، بۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ئانئورگانىك كېرامىكا ماتېرىياللىرىنىڭ ۋەكىلى سۈپىتىدە MXene نىڭ پارچىلىنىش جەريانىنى كۆزىتىش ئېلىپ باردۇق. «MXene» دېگەن سۆز Mn+1XnTx ماتېرىيالىنىڭ ستېخىئومېتىرىيەسىنى ئەكىس ئەتتۈرىدۇ، بۇ يەردە M دەسلەپكى ئۆتكۈنچى مېتال، X كاربون ۋە/ياكى ئازوت، Tx يۈزەكى ئاخىرلاشتۇرغۇچى (مەسىلەن، -OH، -F، -Cl)، ۋە n = 1، 2، 3 ياكى 427.28. Naguib قاتارلىقلار MXenes نى بايقىغاندىن بۇيان. سېزىمچانلىق، راك داۋالاش ۋە پەردە سۈزۈش 27، 29، 30. بۇنىڭدىن باشقا، MXenes نىڭ كوللوئىدلىق مۇقىملىقى ۋە مۇمكىن بولغان بىئولوگىيىلىك ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىشى سەۋەبىدىن مودېل 2D سىستېمىسى دەپ قاراشقا بولىدۇ31، 32، 33، 34، 35، 36.
شۇڭلاشقا، بۇ ماقالىدە ئىجاد قىلىنغان ئۇسۇل ۋە بىزنىڭ تەتقىقات پەرەزلىرىمىز 1-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. بۇ پەرەزگە ئاساسلانغاندا، مىكرو سۇ ئۆتكۈنچىلىرى يۈزەكى فىزىكىلىق-خىمىيىلىك ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىش سەۋەبىدىن Nb ئاساسلىق MXenلارنى زەھەرلىك بولمىغان بىرىكمىلەرگە پارچىلايدۇ، بۇ سۇ ئۆتكۈنچىلىرىنىڭ تېخىمۇ ئەسلىگە كېلىشىگە شارائىت ھازىرلايدۇ. بۇ پەرەزنى سىناق قىلىش ئۈچۈن، دەسلەپكى نىئوبىي ئاساسلىق ئۆتكۈنچى مېتال كاربىدلىرى ۋە/ياكى نىترىدلىرى (MXenes) ئائىلىسىدىن Nb2CTx ۋە Nb4C3TX دەپ ئىككى ئەزا تاللاندى.
يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرى Raphidocelis subcapitata تەرىپىدىن MXene نى قايتۇرۇۋېلىش تەتقىقات ئۇسۇلى ۋە دەلىلگە ئاساسلانغان پەرەزلەر. بۇنىڭ پەقەت دەلىلگە ئاساسلانغان پەرەزلەرنىڭ سىخېماتىك ئىپادىسى ئىكەنلىكىنى ئۇنتۇپ قالماڭ. كۆل مۇھىتى ئىشلىتىلگەن ئوزۇقلۇق مۇھىتى ۋە شارائىتتا (مەسىلەن، كۈندۈزلۈك دەۋرىيلىك ۋە مەۋجۇت مۇھىم ئوزۇقلۇق ماددىلارنىڭ چەكلىمىسى) پەرقلىنىدۇ. BioRender.com بىلەن بىرلىكتە ياسالغان.
شۇڭا، MXene نى مودېل سىستېمىسى سۈپىتىدە ئىشلىتىش ئارقىلىق، بىز باشقا ئەنئەنىۋى نانوماتېرىياللار بىلەن كۆزىتىلىدىغان ھەر خىل بىئولوگىيىلىك ئۈنۈملەرنى تەتقىق قىلىشقا يول ئاچتۇق. بولۇپمۇ، بىز نىئوبىي ئاساسلىق MXen قاتارلىق ئىككى ئۆلچەملىك نانوماتېرىياللارنىڭ Raphidocelis subcapitata مىكرو سۇ ئۆتلىرى ئارقىلىق بىئورېمېدىئاتسىيەسىنىڭ مۇمكىنلىكىنى نامايان قىلدۇق. مىكرو سۇ ئۆتلىرى Nb-MXen لارنى زەھەرلىك بولمىغان NbO ۋە Nb2O5 ئوكسىدلىرىغا پارچىلىيالايدۇ، بۇ ئوكسىدلار يەنە نىئوبىي سۈمۈرۈش مېخانىزمى ئارقىلىق ئوزۇقلۇق بىلەن تەمىنلەيدۇ. ئومۇمەن قىلىپ ئېيتقاندا، بۇ تەتقىقات ئىككى ئۆلچەملىك نانوماتېرىياللارنىڭ بىئورېمېدىئاتسىيە مېخانىزمىنى باشقۇرىدىغان يۈزەكى فىزىكىلىق-خىمىيىلىك ئۆز-ئارا تەسىرلەر بىلەن مۇناسىۋەتلىك جەريانلار توغرىسىدىكى مۇھىم ئاساسىي سوئالغا جاۋاب بېرىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، بىز ئىككى ئۆلچەملىك نانوماتېرىياللارنىڭ شەكلىدىكى ئىنچىكە ئۆزگىرىشلەرنى ئىز قوغلاش ئۈچۈن ئاددىي شەكىل پارامېتىرىغا ئاساسلانغان ئۇسۇلنى تەرەققىي قىلدۇرۇۋاتىمىز. بۇ ئانئورگانىك كىرىستاللىق نانوماتېرىياللارنىڭ ھەر خىل مۇھىت تەسىرىنى تەتقىق قىلىش ئۈچۈن قىسقا ۋە ئۇزۇن مۇددەتلىك تەتقىقاتلارنى ئىلگىرى سۈرۈشكە ئىلھام بېرىدۇ. شۇڭا، بىزنىڭ تەتقىقاتىمىز ماتېرىيال يۈزى بىلەن بىئولوگىيىلىك ماتېرىيال ئوتتۇرىسىدىكى ئۆز-ئارا تەسىرنى چۈشىنىشنى ئاشۇرىدۇ. بىز يەنە ئۇلارنىڭ تاتلىق سۇ ئېكولوگىيە سىستېمىسىغا بولغان تەسىرىنى كېڭەيتىش ئۈچۈن قىسقا ۋە ئۇزۇن مۇددەتلىك تەتقىقاتلارنىڭ ئاساسىنى تەمىنلەۋاتىمىز، بۇنى ھازىر ئاسانلا دەلىللىگىلى بولىدۇ.
MXenلار ئۆزگىچە ۋە جەلپكار فىزىكىلىق ۋە خىمىيىلىك خۇسۇسىيەتلەرگە ئىگە قىزىقارلىق بىر خىل ماتېرىيال تۈرىنى ئىپادىلەيدۇ، شۇڭا نۇرغۇن قوللىنىش ئېھتىماللىقى بار. بۇ خۇسۇسىيەتلەر ئاساسلىقى ئۇلارنىڭ ستېخىئومېتىرىيەسى ۋە يۈزەكى خىمىيىلىك تەركىبىگە باغلىق. شۇڭا، بىز تەتقىقاتىمىزدا، بۇ نانوماتېرىياللارنىڭ ئوخشىمايدىغان بىئولوگىيىلىك تەسىرىنى كۆزىتىشكە بولىدىغان بولغاچقا، ئىككى خىل Nb ئاساسلىق بىر قەۋەتلىك (SL) MXen، Nb2CTx ۋە Nb4C3TX نى تەكشۈردۇق. MXenلار باشلانغۇچ ماتېرىياللىرىدىن ئاتوم جەھەتتىن نېپىز MAX باسقۇچلۇق A قەۋەتلىرىنى يۇقىرىدىن تۆۋەنگە قاراپ تاللاش ئارقىلىق ئىشلەپچىقىرىلىدۇ. MAX باسقۇچ MnAXn-1 ستېخىئومېتىرىيەسى ئارقىلىق ئۆتكۈنچى مېتال كاربىدلىرىنىڭ «باغلانغان» بۆلەكلىرى ۋە Al، Si ۋە Sn قاتارلىق «A» ئېلېمېنتلىرىنىڭ نېپىز قەۋەتلىرىدىن تەركىب تاپقان ئۈچ قەۋەتلىك كېرامىكا. دەسلەپكى MAX باسقۇچنىڭ مورفولوگىيەسى سىكانىرلاش ئېلېكترون مىكروسكوپى (SEM) ئارقىلىق كۆزىتىلدى ۋە ئىلگىرىكى تەتقىقاتلار بىلەن ماس كەلدى (قوشۇمچە ئۇچۇرلار، SI، S1-رەسىمگە قاراڭ). كۆپ قەۋەتلىك (ML) Nb-MXen 48% HF (گىدروفلورىك كىسلاتا) بىلەن Al قەۋىتىنى چىقىرىۋەتكەندىن كېيىن قولغا كەلتۈرۈلدى. ML-Nb2CTx ۋە ML-Nb4C3TX نىڭ مورفولوگىيەسى ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (SEM) ئارقىلىق تەكشۈرۈلدى (S1c ۋە S1d رەسىملىرى ئايرىم-ئايرىم ھالدا) ۋە ئىككى ئۆلچەملىك نانوپارچە ئۇزۇن تۆشۈك شەكىللىك يېرىقلاردىن ئۆتىدىغانغا ئوخشاش تىپىك قاتلاملىق MXene مورفولوگىيەسى كۆزىتىلدى. ھەر ئىككى Nb-MXene ئىلگىرى كىسلاتالىق ئويۇش ئارقىلىق بىرىكتۈرۈلگەن MXene باسقۇچلىرى بىلەن كۆپ ئورتاقلىققا ئىگە27،38. MXene نىڭ قۇرۇلمىسىنى جەزملەشتۈرگەندىن كېيىن، بىز ئۇنى تېترابۇتىلاممونىي گىدروكسىد (TBAOH) ئارىلاشتۇرۇش ئارقىلىق قاتلاملاشتۇردۇق، ئاندىن يۇيۇش ۋە ئۇلترا ئاۋاز دولقۇنى ئارقىلىق، ئاندىن بىر قاتلاملىق ياكى تۆۋەن قاتلاملىق (SL) 2D Nb-MXene نانوپارچەلىرىنى قولغا كەلتۈردۇق.
بىز يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى ئېلېكترون مىكروسكوپى (HRTEM) ۋە رېنتىگېن نۇرى دىفراكسىيەسى (XRD) ئارقىلىق ئويۇش ۋە تېخىمۇ پوستىنى چىقىرىش ئۈنۈمىنى سىناق قىلدۇق. تەتۈر تېز فۇرىيې ئۆزگەرتىش (IFFT) ۋە تېز فۇرىيې ئۆزگەرتىش (FFT) ئارقىلىق بىر تەرەپ قىلىنغان HRTEM نەتىجىلىرى 2-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. ئاتوم قەۋىتىنىڭ قۇرۇلمىسىنى تەكشۈرۈش ۋە تۈزلەڭلىك ئارىلىقىنى ئۆلچەش ئۈچۈن Nb-MXene نانوپارچىلىرىنىڭ گىرۋىكى يۇقىرىغا قارىتىلدى. MXene Nb2CTx ۋە Nb4C3TX نانوپارچىلىرىنىڭ HRTEM رەسىملىرى ئۇلارنىڭ ئاتوم جەھەتتىن نېپىز قاتلاملىق تەبىئىتىنى ئاشكارىلىدى (2a1، a2-رەسىملەرگە قاراڭ)، بۇنى Naguib قاتارلىقلار ئىلگىرى دوكلات قىلغان.27 ۋە Jastrzębska قاتارلىقلار.38. قوشنا ئىككى Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx مونو قەۋىتى ئۈچۈن، بىز ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0.74 ۋە 1.54 nm قەۋەت ئارىلىقىنى بېكىتتۇق (2b1، b2-رەسىملەر)، بۇ بىزنىڭ ئىلگىرىكى نەتىجىلىرىمىزگە ماس كېلىدۇ.38. بۇنى تەتۈر تېزلىكتىكى فوريېر ئۆزگەرتىشى (2c1، c2-رەسىم) ۋە Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx مونوقەۋەتلىرى ئارىسىدىكى ئارىلىقنى كۆرسىتىدىغان تېزلىكتىكى فوريېر ئۆزگەرتىشى (2d1، d2-رەسىم) تېخىمۇ جەزملەشتۈردى. رەسىمدە نىئوبىي ۋە كاربون ئاتوملىرىغا ماس كېلىدىغان يورۇقلۇق ۋە قاراڭغۇ بەلباغلارنىڭ ئالمىشىپ تۇرۇشى كۆرسىتىلگەن بولۇپ، بۇ تەتقىق قىلىنغان MXen نىڭ قاتلاملىق تەبىئىتىنى جەزملەشتۈرىدۇ. Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx ئۈچۈن قولغا كەلتۈرۈلگەن ئېنېرگىيە تارقاقلاشتۇرغۇچى رېنتىگېن نۇرى سپېكتروسكوپىيەسى (EDX) سپېكترى (S2a ۋە S2b-رەسىملەر) نىڭ دەسلەپكى MAX باسقۇچىنىڭ قالدۇقى يوقلىقىنى ئەسكەرتىش كېرەك، چۈنكى ھېچقانداق Al چوققىسى بايقالمىغان.
SL Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx MXene نانوپارچىلىرىنىڭ خاراكتېرى، بۇنىڭ ئىچىدە (a) يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى ئېلېكترون مىكروسكوپى (HRTEM) يان كۆرۈنۈش 2D نانوپارچە رەسىم ۋە ئۇنىڭغا ماس كېلىدىغان، (b) كۈچلۈكلۈك ھالىتى، (c) تەتۈر تېز فوريېر ئۆزگەرتىشى (IFFT)، (d) تېز فوريېر ئۆزگەرتىشى (FFT)، (e) Nb-MXenes رېنتىگېن نۇرى ئەندىزىلىرى بار. SL 2D Nb2CTx ئۈچۈن، سانلار (a1, b1, c1, d1, e1) شەكلىدە ئىپادىلىنىدۇ. SL 2D Nb4C3Tx ئۈچۈن، سانلار (a2, b2, c2, d2, e1) شەكلىدە ئىپادىلىنىدۇ.
SL Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx MXen لارنىڭ رېنتىگېن نۇرى دىفراكسىيە ئۆلچەشلىرى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 2e1 ۋە e2-رەسىملەردە كۆرسىتىلدى. 4.31 ۋە 4.32 دىكى چوققىلار (002) ئىلگىرى تەسۋىرلەنگەن قاتلاملىق MXen لار Nb2CTx ۋە Nb4C3TX38،39،40،41 گە ماس كېلىدۇ. XRD نەتىجىلىرى يەنە بەزى قالدۇق ML قۇرۇلمىلىرى ۋە MAX باسقۇچلىرىنىڭ بارلىقىنى، ئەمما كۆپىنچە SL Nb4C3Tx بىلەن مۇناسىۋەتلىك XRD شەكىللىرىنىڭ بارلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ (2e2-رەسىم). MAX باسقۇچىدىكى كىچىك زەررىچىلەرنىڭ مەۋجۇتلۇقى تاسادىپىي يىغىلغان Nb4C3Tx قاتلاملىرىغا سېلىشتۇرغاندا MAX چوققىسىنىڭ كۈچلۈكلۈكىنى چۈشەندۈرۈشى مۇمكىن.
تېخىمۇ كۆپ تەتقىقاتلار R. subcapitata تۈرىگە تەۋە يېشىل مىكرو سۇ ئۆتكۈرلىرىگە مەركەزلەشكەن. بىز مىكرو سۇ ئۆتكۈرلىرىنى تاللىغان، چۈنكى ئۇلار ئاساسلىق يېمەكلىك تورىغا چېتىلىدىغان مۇھىم ئىشلەپچىقارغۇچىلار42. ئۇلار يەنە يېمەكلىك زەنجىرىنىڭ يۇقىرى سەۋىيىگە ئېلىپ بېرىلىدىغان زەھەرلىك ماددىلارنى چىقىرىۋېتىش ئىقتىدارى سەۋەبىدىن زەھەرلىكلىكنىڭ ئەڭ ياخشى كۆرسەتكۈچلىرىنىڭ بىرى43. بۇنىڭدىن باشقا، R. subcapitata غا ئائىت تەتقىقاتلار SL Nb-MXenes نىڭ كۆپ ئۇچرايدىغان تاتلىق سۇ مىكروئورگانىزملىرىغا بولغان تاسادىپىي زەھەرلىكلىكىنى يورۇتۇپ بېرىشى مۇمكىن. بۇنى چۈشەندۈرۈش ئۈچۈن، تەتقىقاتچىلار ھەر بىر مىكروبنىڭ مۇھىتتا مەۋجۇت بولغان زەھەرلىك بىرىكمىلەرگە بولغان سەزگۈرلۈكى ئوخشىمايدىغانلىقىنى پەرەز قىلدى. كۆپىنچە ئورگانىزملار ئۈچۈن، ماددىلارنىڭ تۆۋەن قويۇقلۇقى ئۇلارنىڭ ئۆسۈشىگە تەسىر كۆرسەتمەيدۇ، بەلگىلىك چەكتىن ئېشىپ كەتكەن قويۇقلۇق ئۇلارنىڭ ئۆسۈشىنى توسۇشى ياكى ھەتتا ئۆلۈمگە سەۋەب بولۇشى مۇمكىن. شۇڭا، مىكرو سۇ ئۆتكۈرلىرى بىلەن MXenes نىڭ يۈزەكى ئۆز-ئارا تەسىرى ۋە شۇنىڭغا مۇناسىۋەتلىك ئەسلىگە كېلىش تەتقىقاتىمىز ئۈچۈن، بىز Nb-MXenes نىڭ زىيانسىز ۋە زەھەرلىك قويۇقلۇقىنى سىناق قىلىشنى قارار قىلدۇق. بۇنى قىلىش ئۈچۈن، بىز 0 (پايدىلىنىش نۇقتىسى سۈپىتىدە)، 0.01، 0.1 ۋە 10 مىللىگرام l-1 MXene ۋە بۇنىڭدىن باشقا يۇقۇملانغان مىكرو يۈسۈنلەرنى ئىنتايىن يۇقىرى قويۇقلۇقتىكى MXene (100 مىللىگرام l-1 MXene) بىلەن سىناق قىلدۇق، بۇ ھەر قانداق بىئولوگىيىلىك مۇھىت ئۈچۈن ئىنتايىن خەتەرلىك ۋە ئۆلۈمگە ئېلىپ بارىدىغان تەسىرگە ئىگە.
SL Nb-MXenes نىڭ مىكرو سۇ ئۆتلىرىگە بولغان تەسىرى 3-رەسىمدە كۆرسىتىلدى، بۇ 0 mg l-1 ئەۋرىشكىسى ئۈچۈن ئۆلچەنگەن ئۆسۈشنى ئىلگىرى سۈرۈش (+) ياكى چەكلەش (-) نىسبىتى سۈپىتىدە ئىپادىلىنىدۇ. سېلىشتۇرۇش ئۈچۈن، Nb-MAX باسقۇچى ۋە ML Nb-MXenes مۇ سىناق قىلىندى، نەتىجىلەر SI دا كۆرسىتىلدى (S3-رەسىمگە قاراڭ). قولغا كەلتۈرۈلگەن نەتىجىلەر SL Nb-MXenes نىڭ 0.01 دىن 10 mg/l غىچە بولغان تۆۋەن قويۇقلۇق دائىرىسىدە زەھەرلىكلىكتىن پۈتۈنلەي خالىي ئىكەنلىكىنى جەزملەشتۈردى، بۇ رەسىم 3a،b دا كۆرسىتىلگەندەك. Nb2CTx نىڭ ئەھۋالىدا، بىز بەلگىلەنگەن دائىرىدە %5 تىن ئېشىپ كەتمەيدىغان ئېكولوگىيىلىك زەھەرلىكلىكنى كۆزەتتۇق.
SL (a) Nb2CTx ۋە (b) Nb4C3TX MXene نىڭ تەسىرىدە مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ئۆسۈشىنى قوزغىتىش (+) ياكى چەكلەش (-). 24، 48 ۋە 72 سائەتلىك MXene-مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ئۆز-ئارا تەسىرى تەھلىل قىلىندى. مۇھىم سانلىق مەلۇماتلار (t-سىناق، p < 0.05) يۇلتۇزچە (*) بىلەن بەلگىلەندى. مۇھىم سانلىق مەلۇماتلار (t-سىناق، p < 0.05) يۇلتۇزچە (*) بىلەن بەلگىلەندى. Значимые كاننىيې (t-критерий, p <0,05) отмечены звезо чой (*). مۇھىم سانلىق مەلۇماتلار (t-سىناق، p < 0.05) يۇلتۇزچە (*) بىلەن بەلگىلىنىدۇ.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 كاننىيې (t- سىناق ، p <0,05) отмечены звезочой (*). مۇھىم سانلىق مەلۇماتلار (t-سىناق، p < 0.05) يۇلتۇزچە (*) بىلەن بەلگە قويۇلغان.قىزىل كۆرسەتكۈچلەر تورمۇزلىغۇچى غىدىقلىنىشنىڭ بىكار قىلىنغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ.
يەنە بىر تەرەپتىن، تۆۋەن قويۇقلۇقتىكى Nb4C3TX نىڭ زەھەرلىكلىكى سەل يۇقىرى بولۇپ چىقتى، ئەمما %7 تىن يۇقىرى ئەمەس. مۆلچەرلىگىنىمىزدەك، بىز 100 مىللىگرام L-1 دا MXen نىڭ زەھەرلىكلىكى ۋە مىكرو يۈسۈنلەرنىڭ ئۆسۈشىنى توسۇش دەرىجىسىنىڭ يۇقىرى ئىكەنلىكىنى كۆزەتتۇق. قىزىقارلىقى شۇكى، ھېچقانداق ماتېرىيال MAX ياكى ML ئەۋرىشكىلىرىگە سېلىشتۇرغاندا زەھەرلىك/زەھەرلىك تەسىرنىڭ يۈزلىنىشى ۋە ۋاقىتقا باغلىقلىقىنى كۆرسەتمىدى (تەپسىلاتىنى SI دىن كۆرۈڭ). MAX باسقۇچىدا (S3-رەسىمگە قاراڭ) زەھەرلىكلىك تەخمىنەن %15-25 كە يەتكەن ۋە ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ ئاشقان بولسا، SL Nb2CTx ۋە Nb4C3TX MXene دا تەتۈر يۈزلىنىش كۆزىتىلدى. مىكرو يۈسۈنلەرنىڭ ئۆسۈشىنى توسۇش ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ تۆۋەنلىدى. 24 سائەتتىن كېيىن تەخمىنەن %17 كە يەتتى ۋە 72 سائەتتىن كېيىن %5 تىن تۆۋەنگە چۈشتى (3a، b-رەسىملەر).
ئەڭ مۇھىمى، SL Nb4C3TX ئۈچۈن، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ئۆسۈشىنى چەكلەش 24 سائەتتىن كېيىن تەخمىنەن %27 كە يەتتى، ئەمما 72 سائەتتىن كېيىن تەخمىنەن %1 كە چۈشتى. شۇڭا، بىز كۆزىتىلگەن ئۈنۈمنى قوزغىتىشنىڭ تەتۈر چەكلەش دەپ بەلگىلىدۇق، SL Nb4C3TX MXene ئۈچۈن بۇ ئۈنۈم كۈچلۈكرەك بولدى. مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ئۆسۈشىنى قوزغىتىش SL Nb2CTx MXene بىلەن سېلىشتۇرغاندا Nb4C3TX بىلەن ئىلگىرى (24 سائەت ئىچىدە 10 مىللىگرام L-1 بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىش) كۆرۈلگەن. چەكلەش-قوزغىتىشنىڭ تەتۈر تەسىرى بىئوماسسانىڭ قوشلىنىش سۈرئىتى ئەگرى سىزىقىدا ياخشى كۆرسىتىلدى (تەپسىلات ئۈچۈن S4-رەسىمگە قاراڭ). ھازىرغىچە، پەقەت Ti3C2TX MXene نىڭ ئېكولوگىيىلىك زەھەرلىكلىكى ھەر خىل ئۇسۇللار بىلەن تەتقىق قىلىندى. ئۇ زېبرا بېلىقى ئېمبىرىيونلىرىغا زەھەرلىك ئەمەس، بەلكى Desmodesmus quadricauda ۋە Sorghum saccharatum ئۆسۈملۈكلىرىگە ئوتتۇراھال ئېكولوگىيىلىك زەھەرلىك. باشقا ئالاھىدە تەسىرلەرنىڭ مىساللىرى نورمال ھۈجەيرە لىنىيىسىگە قارىغاندا راك ھۈجەيرە لىنىيىسىگە يۇقىرى زەھەرلىكلىكنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ46،47. سىناق شارائىتىنىڭ Nb-MXenes بار بولغاندا كۆزىتىلگەن مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ئۆسۈشىدىكى ئۆزگىرىشلەرگە تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقىنى پەرەز قىلىشقا بولىدۇ. مەسىلەن، خىلوروپلاست سترومىسىدىكى pH قىممىتى تەخمىنەن 8 بولسا، RuBisCO ئېنزىمىنىڭ ئۈنۈملۈك ئىشلىشى ئۈچۈن ئەڭ ياخشى. شۇڭا، pH ئۆزگىرىشى فوتوسىنتېز سۈرئىتىگە سەلبىي تەسىر كۆرسىتىدۇ48،49. قانداقلا بولمىسۇن، بىز سىناق جەريانىدا pH قىممىتىدە كۆرۈنەرلىك ئۆزگىرىشلەرنى كۆرمىدۇق (تەپسىلات ئۈچۈن SI، S5-رەسىمگە قاراڭ). ئادەتتە، Nb-MXenes قوشۇلغان مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ مەدەنىيىتى ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ ئېرىتمىنىڭ pH قىممىتىنى ئازراق تۆۋەنلىتىۋەتكەن. قانداقلا بولمىسۇن، بۇ تۆۋەنلەش ساپ مۇھىتنىڭ pH قىممىتىنىڭ ئۆزگىرىشىگە ئوخشايدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، بايقالغان ئۆزگىرىش دائىرىسى مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ساپ مەدەنىيىتىدە ئۆلچەنگەن ئۆزگىرىش دائىرىسىگە ئوخشايدۇ (كونترول ئەۋرىشكىسى). شۇڭا، بىز فوتوسىنتېزنىڭ ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ pH قىممىتىنىڭ ئۆزگىرىشىگە تەسىر كۆرسەتمەيدىغانلىقىنى يەكۈنگە كەلدۇق.
بۇنىڭدىن باشقا، سىنتېزلانغان MXen لارنىڭ يۈزەكى ئۇچى بار (Tx دەپ بەلگىلىنىدۇ). بۇلار ئاساسلىقى -O، -F ۋە -OH فۇنكسىيەلىك گۇرۇپپىلار. قانداقلا بولمىسۇن، يۈزەكى خىمىيىلىك تەركىبلەر سىنتېز ئۇسۇلى بىلەن بىۋاسىتە مۇناسىۋەتلىك. بۇ گۇرۇپپىلارنىڭ يۈزە بويىچە تاسادىپىي تارقالغانلىقى مەلۇم، شۇڭا ئۇلارنىڭ MXene50 نىڭ خۇسۇسىيىتىگە بولغان تەسىرىنى مۆلچەرلەش تەس. Tx نىڭ نۇر ئارقىلىق نىئوبىينىڭ ئوكسىدلىنىشىدىكى كاتالىزاتور كۈچى بولۇشى مۇمكىنلىكىنى ئوتتۇرىغا قويۇشقا بولىدۇ. يۈزەكى فۇنكسىيەلىك گۇرۇپپىلار ھەقىقەتەن ئۇلارنىڭ ئاستىدىكى فوتوكاتالىزاتورلارنىڭ ھېتېرو تۇتاشتۇرۇش ھاسىل قىلىشى ئۈچۈن كۆپ خىل لەڭگەر ئورنى بىلەن تەمىنلەيدۇ51. قانداقلا بولمىسۇن، ئۆسۈش مۇھىتى تەركىبى ئۈنۈملۈك فوتوكاتالىزاتور بىلەن تەمىنلىمىدى (تەپسىلىي مۇھىت تەركىبى SI جەدۋىلى S6 دىن تاپقىلى بولىدۇ). بۇنىڭدىن باشقا، ھەر قانداق يۈزەكى ئۆزگىرىشمۇ ناھايىتى مۇھىم، چۈنكى MXen نىڭ بىئولوگىيىلىك پائالىيىتى قەۋەتتىن كېيىنكى پىششىقلاش، ئوكسىدلىنىش، ئورگانىك ۋە ئانئورگانىك بىرىكمىلەرنىڭ خىمىيىلىك يۈزەكى ئۆزگىرىشى52،53،54،55،56 ياكى يۈزەكى زەرەت قۇرۇلۇشى38 سەۋەبىدىن ئۆزگىرىشى مۇمكىن. شۇڭلاشقا، نىئوبىي ئوكسىدنىڭ مۇھىتتىكى ماتېرىيالنىڭ مۇقىمسىزلىقى بىلەن مۇناسىۋىتى بار-يوقلۇقىنى تەكشۈرۈش ئۈچۈن، بىز مىكرو سۇ ئۆتلىرى ئۆسۈش مۇھىتى ۋە ئىئونسىزلاشتۇرۇلغان سۇدىكى زېتا (ζ) پوتېنسىيالىنى تەتقىق قىلدۇق (سېلىشتۇرۇش ئۈچۈن). نەتىجىلىرىمىز SL Nb-MXen نىڭ مۇقىم ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ (MAX ۋە ML نەتىجىلىرى ئۈچۈن SI رەسىم S6 غا قاراڭ). SL MXen نىڭ زېتا پوتېنسىيالى تەخمىنەن -10 mV. SR Nb2CTx نىڭ ئەھۋالىدا، ζ نىڭ قىممىتى Nb4C3Tx نىڭ قىممىتىدىن سەل سەل مەنپىي. ζ قىممىتىدىكى بۇنداق ئۆزگىرىش مەنپىي زەرەتلىك MXen نانوپارچىلىرىنىڭ يۈزىنىڭ مەدەنىيەت مۇھىتىدىن مۇسبەت زەرەتلىك ئىئونلارنى سۈمۈرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىشى مۇمكىن. مەدەنىيەت مۇھىتىدىكى Nb-MXen نىڭ زېتا پوتېنسىيالى ۋە ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ ۋاقىت ئۆلچەشلىرى (تېخىمۇ كۆپ تەپسىلاتلار ئۈچۈن SI دىكى S7 ۋە S8 رەسىملىرىگە قاراڭ) بىزنىڭ پەرەزىمىزنى قوللايدۇ.
قانداقلا بولمىسۇن، ھەر ئىككى Nb-MXene SL نىڭ ئۆزگىرىشى نۆلدىن تۆۋەن بولدى. بۇ ئۇلارنىڭ مىكرو سۇ ئۆتكۈر ئۆسمە مۇھىتىدىكى مۇقىملىقىنى ئېنىق كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، بىز يېشىل مىكرو سۇ ئۆتكۈر ئۆسمەلىرىمىزنىڭ مەۋجۇتلۇقىنىڭ مۇھىتتىكى Nb-MXen نىڭ مۇقىملىقىغا تەسىر كۆرسىتىدىغان-تەسىر قىلمايدىغانلىقىنى باھالىدۇق. ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ ئوزۇقلۇق مۇھىتى ۋە مەدەنىيەتتىكى مىكرو سۇ ئۆتكۈر ئۆسمە بىلەن ئۆزئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىنكى MXen نىڭ زېتا پوتېنسىيالى ۋە ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ نەتىجىلىرىنى SI دىن تاپقىلى بولىدۇ (S9 ۋە S10-رەسىملەر). قىزىقارلىقى شۇكى، بىز مىكرو سۇ ئۆتكۈر ئۆسمەلەرنىڭ مەۋجۇتلۇقىنىڭ ھەر ئىككى MXen نىڭ تارقىلىشىنى مۇقىملاشتۇرغانلىقىنى بايقىدۇق. Nb2CTx SL دا، زېتا پوتېنسىيالى ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ سەل تۆۋەنلەپ، تېخىمۇ سەلبىي قىممەتكە يەتتى (72 سائەتلىك ئىنكۇباتسىيەدىن كېيىن -15.8 گە قارشى -19.1 mV). SL Nb4C3TX نىڭ زېتا پوتېنسىيالى سەل ئاشتى، ئەمما 72 سائەتتىن كېيىن ئۇ يەنىلا مىكرو سۇ ئۆتكۈر ئۆسمە بولمىغان نانو پارچىلىرىغا قارىغاندا يۇقىرى مۇقىملىقنى كۆرسەتتى (-18.1 گە قارشى -9.1 mV).
بىز يەنە مىكرو يۈسۈنلەر بار جايدا ئىنكۇباتسىيە قىلىنغان Nb-MXene ئېرىتمىلىرىنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ تۆۋەن ئىكەنلىكىنى بايقىدۇق، بۇ ئوزۇقلۇق مۇھىتىدىكى ئىئونلارنىڭ مىقدارىنىڭ تۆۋەن ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىدۇ. دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى شۇكى، سۇدىكى MXen نىڭ مۇقىمسىزلىقى ئاساسلىقى يۈزەكى ئوكسىدلىنىشتىن كېلىپ چىقىدۇ57. شۇڭا، بىز يېشىل مىكرو يۈسۈنلەرنىڭ قانداقتۇر Nb-MXen يۈزىدە ھاسىل بولغان ئوكسىدلارنى تازىلاپ، ھەتتا ئۇلارنىڭ پەيدا بولۇشىنىڭ (MXen نىڭ ئوكسىدلىنىشى) ئالدىنى ئالغانلىقىدىن گۇمانلىنىمىز. بۇنى مىكرو يۈسۈنلەر سۈمۈرگەن ماددىلارنىڭ تۈرلىرىنى تەتقىق قىلىش ئارقىلىق كۆرگىلى بولىدۇ.
بىزنىڭ ئېكولوگىيىلىك زەھەرلىك تەتقىقاتىمىز مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ Nb-MXen نىڭ زەھەرلىكلىكىنى ۋە قوزغىتىلغان ئۆسۈشنىڭ ئادەتتىن تاشقىرى چەكلىنىشىنى يېڭىپ چىقالايدىغانلىقىنى كۆرسەتكەن بولسىمۇ، تەتقىقاتىمىزنىڭ مەقسىتى مۇمكىن بولغان تەسىر مېخانىزمىنى تەكشۈرۈش ئىدى. سۇ ئۆتلىرى قاتارلىق ئورگانىزملار ئۆزلىرىنىڭ ئېكولوگىيە سىستېمىسىغا تونۇش بولمىغان بىرىكمىلەر ياكى ماتېرىياللارغا دۇچ كەلگەندە، ئۇلار ھەر خىل ئۇسۇللاردا ئىنكاس قايتۇرۇشى مۇمكىن58،59. زەھەرلىك مېتال ئوكسىدلىرى بولمىغاندا، مىكرو سۇ ئۆتلىرى ئۆزىنى ئوزۇقلاندۇرۇپ، ئۈزلۈكسىز ئۆسۈشىگە يول قويالايدۇ60. زەھەرلىك ماددىلارنى يۇتۇۋالغاندىن كېيىن، شەكىل ياكى شەكىل ئۆزگىرىشى قاتارلىق مۇداپىئە مېخانىزمى قوزغىلىشى مۇمكىن. سۈمۈرۈلۈش ئېھتىماللىقىنىمۇ ئويلىشىش كېرەك58،59. دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى شۇكى، مۇداپىئە مېخانىزمىنىڭ ھەر قانداق بەلگىسى سىناق بىرىكمىسىنىڭ زەھەرلىكلىكىنىڭ ئېنىق كۆرسەتكۈچى. شۇڭا، كېيىنكى خىزمىتىمىزدە، بىز SL Nb-MXen نانوپارچىلىرى بىلەن مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ SEM ئارقىلىق يۈزەكى ئۆز-ئارا تەسىرىنى ۋە Nb ئاساسلىق MXen نىڭ رېنتىگېن نۇرى فلۇئورېسسېنسىيە سپېكتروسكوپىيىسى (XRF) ئارقىلىق سۈمۈرۈلۈش ئېھتىماللىقىنى تەكشۈردۇق. پائالىيەت زەھەرلىكلىكى مەسىلىلىرىنى ھەل قىلىش ئۈچۈن SEM ۋە XRF ئانالىزلىرى پەقەت ئەڭ يۇقىرى قويۇقلۇقتىكى MXen دا ئېلىپ بېرىلغانلىقىنى ئۇنتۇپ قالماڭ.
SEM نەتىجىلىرى 4-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. داۋالانمىغان مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى (4a-رەسىمگە قاراڭ، پايدىلىنىش ئەۋرىشكىسى) تىپىك R. subcapitata مورفولوگىيەسى ۋە كرۇاسسانغا ئوخشاش ھۈجەيرە شەكلىنى ئېنىق كۆرسەتتى. ھۈجەيرىلەر ياپىلاق ۋە بىر قەدەر قالايمىقان كۆرۈنىدۇ. بەزى مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى بىر-بىرىگە چاپلىشىپ، چىرمىشىپ كەتكەن، ئەمما بۇ ئەۋرىشكە تەييارلاش جەريانىدىن كېلىپ چىققان بولۇشى مۇمكىن. ئادەتتە، ساپ مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ يۈزى سىلىق بولۇپ، ھېچقانداق مورفولوگىيەلىك ئۆزگىرىش كۆرۈلمىدى.
SEM رەسىملىرى يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرى بىلەن MXene نانو قەغەزلىرىنىڭ ئەڭ يۇقىرى قويۇقلۇقتا (100 مىللىگرام L-1) 72 سائەت ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىن يۈزەكى ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىشىنى كۆرسىتىدۇ. (a) SL (b) Nb2CTx ۋە (c) Nb4C3TX MXenes بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىن بىر تەرەپ قىلىنمىغان يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرى. Nb-MXene نانو قەغەزلىرىنىڭ قىزىل كۆرسەتكۈچ بىلەن بەلگىلەنگەنلىكىگە دىققەت قىلىڭ. سېلىشتۇرۇش ئۈچۈن، ئوپتىكىلىق مىكروسكوپتىن ئېلىنغان سۈرەتلەرمۇ قوشۇلدى.
بۇنىڭغا سېلىشتۇرغاندا، SL Nb-MXene نانوپارچىلىرى تەرىپىدىن سۈمۈرۈلگەن مىكرو سۇ ئۆتكۈر ھۈجەيرىلىرى زىيانغا ئۇچرىغان (4b، c-رەسىملەرگە، قىزىل ئوقلارغا قاراڭ). Nb2CTx MXene نىڭ ئەھۋالىدا (4b-رەسىم)، مىكرو سۇ ئۆتكۈرلەر ئىككى ئۆلچەملىك نانو كۆلەمدە ئۆسۈپ، ئۇلارنىڭ شەكلىنى ئۆزگەرتىۋېتىدۇ. دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى شۇكى، بىز بۇ ئۆزگىرىشلەرنى نۇر مىكروسكوپى ئاستىدامۇ كۆزەتتۇق (تەپسىلات ئۈچۈن SI رەسىم S11 گە قاراڭ). بۇ مورفولوگىيەلىك ئۆزگىرىش مىكرو سۇ ئۆتكۈرلەرنىڭ فىزىئولوگىيىسى ۋە ھۈجەيرە شەكلىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق ئۆزىنى قوغداش ئىقتىدارىدا ئىشەنچلىك ئاساسقا ئىگە، مەسىلەن ھۈجەيرە ھەجىمىنى ئاشۇرۇش61. شۇڭا، Nb-MXene بىلەن ئەمەلىيەتتە ئالاقىلىشىۋاتقان مىكرو سۇ ئۆتكۈر ھۈجەيرىلىرىنىڭ سانىنى تەكشۈرۈش مۇھىم. SEM تەتقىقاتى شۇنى كۆرسەتتىكى، مىكرو سۇ ئۆتكۈر ھۈجەيرىلىرىنىڭ تەخمىنەن %52 ى Nb-MXene غا ئۇچرىغان، بۇ مىكرو سۇ ئۆتكۈر ھۈجەيرىلىرىنىڭ %48 ى ئالاقىلىشىشتىن ساقلانغان. SL Nb4C3Tx MXene ئۈچۈن، مىكرو سۇ ئۆتلىرى MXene بىلەن ئۇچرىشىشتىن ساقلىنىشقا تىرىشىدۇ، شۇنىڭ بىلەن ئىككى ئۆلچەملىك نانو ئۆلچەملىكلەردىن ئورۇن ئالىدۇ ۋە ئۆسىدۇ (4c-رەسىم). قانداقلا بولمىسۇن، بىز نانو ئۆلچەملىكلەرنىڭ مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىگە سىڭىپ كىرىشى ۋە ئۇلارنىڭ بۇزۇلۇشىنى كۆزەتمىدۇق.
ئۆزىنى ساقلاش يەنە ھۈجەيرە يۈزىدىكى زەررىچىلەرنىڭ ئادسوربسىيەسى ۋە سايە (سايە) ئۈنۈمى دەپ ئاتىلىدىغان فوتوسىنتېزنىڭ توسۇلۇشىغا ۋاقىتقا باغلىق جاۋاب قايتۇرۇش خاراكتېرى62. مىكرو سۇ ئۆتلىرى بىلەن يورۇقلۇق مەنبەسى ئارىسىدىكى ھەر بىر جىسىم (مەسىلەن، Nb-MXene نانوپارچىلىرى) خىلوروپلاستلارنىڭ سۈمۈرگەن نۇر مىقدارىنى چەكلەيدىغانلىقى ئېنىق. قانداقلا بولمىسۇن، بۇنىڭ قولغا كەلتۈرۈلگەن نەتىجىلەرگە زور تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقىغا گۇمانىمىز يوق. مىكروسكوپ كۆزىتىشلىرىمىزدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى Nb-MXenes بىلەن ئۇچراشقان تەقدىردىمۇ، 2D نانوپارچىلىرى مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ يۈزىگە تولۇق ئورالغان ياكى چاپلىشىپ قالمىغان. ئەكسىچە، نانوپارچىلار يۈزىنىڭ ئۈستىنى يېپىپ قويماي مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىگە قارىتىلغان بولۇپ چىققان. بۇنداق نانوپارچىلار/مىكرو سۇ ئۆتلىرى توپلىمى مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى سۈمۈرگەن نۇر مىقدارىنى زور دەرىجىدە چەكلىيەلمەيدۇ. ئۇنىڭدىن باشقا، بەزى تەتقىقاتلار ھەتتا ئىككى ئۆلچەملىك نانو ماتېرىياللار بار بولغاندا فوتوسىنتېز ئورگانىزملىرىنىڭ نۇر سۈمۈرۈشىنىڭ ياخشىلانغانلىقىنى كۆرسەتتى63،64،65،66.
SEM رەسىملىرى مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ نىئوبىينى سۈمۈرگەنلىكىنى بىۋاسىتە جەزملەشتۈرەلمىگەچكە، بىز بۇ مەسىلىنى ئايدىڭلاشتۇرۇش ئۈچۈن رېنتىگېن نۇرى فلۇئورېسسېنسىيەسى (XRF) ۋە رېنتىگېن فوتوئېلېكترون سپېكتروسكوپىيەسى (XPS) ئانالىزىغا يۈزلەندۇق. شۇڭا، بىز MXen بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتمىگەن پايدىلىنىش مىكرو سۇ ئۆتلىرى ئەۋرىشكىسىنىڭ Nb چوققىلىرىنىڭ كۈچلۈكلۈكىنى، مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ يۈزىدىن ئايرىلغان MXen نانوپارچىلىرىنى ۋە چاپلانغان MXenلارنى چىقىرىۋەتكەندىن كېيىنكى مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنى سېلىشتۇردۇق. ئەگەر Nb سۈمۈرمىسە، چاپلانغان نانو كۆلەملەرنى چىقىرىۋەتكەندىن كېيىن مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى ئېرىشكەن Nb قىممىتى نۆل بولۇشى كېرەكلىكىنى ئەسكەرتىشكە ئەرزىيدۇ. شۇڭا، ئەگەر Nb سۈمۈرۈلسە، XRF ۋە XPS نەتىجىلىرىنىڭ ھەر ئىككىسىدە ئېنىق Nb چوققىسى بولۇشى كېرەك.
XRF سپېكتىرىغا كەلسەك، مىكرو سۇ ئۆتلىرى ئەۋرىشكىلىرى SL Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx MXene بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىن SL Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx MXene ئۈچۈن Nb چوققىلىرىنى كۆرسەتتى (5a-رەسىمگە قاراڭ، يەنە MAX ۋە ML MXene نەتىجىلىرىنىڭ SI، S12–C17-رەسىملەردە كۆرسىتىلگەنلىكىنى ئەسكەرتىمىز). قىزىقارلىقى شۇكى، ھەر ئىككى ئەھۋالدا Nb چوققىسىنىڭ كۈچلۈكلۈكى ئوخشاش (5a-رەسىمدىكى قىزىل بالداقلار). بۇ، سۇ ئۆتلىرىنىڭ تېخىمۇ كۆپ Nb نى سۈمۈرەلمەيدىغانلىقىنى، ھۈجەيرىلەردە Nb توپلىنىش ئىقتىدارىنىڭ ئەڭ يۇقىرى چەككە يەتكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ، گەرچە مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىگە ئىككى ھەسسە كۆپ Nb4C3Tx MXene چاپلانغان بولسىمۇ (5a-رەسىمدىكى كۆك بالداقلار). دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ مېتاللارنى سۈمۈرۈش ئىقتىدارى مۇھىتتىكى مېتال ئوكسىدلىرىنىڭ قويۇقلۇقىغا باغلىق67،68. شامشادا قاتارلىقلار67 تاتلىق سۇ ئۆتلىرىنىڭ سۈمۈرۈش ئىقتىدارىنىڭ pH قىممىتىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ تۆۋەنلەيدىغانلىقىنى بايقىدى. رايز قاتارلىقلار.68 دېڭىز يۈسۈنلىرىنىڭ مېتاللارنى سۈمۈرۈش ئىقتىدارىنىڭ Pb2+ نىڭ Ni2+ غا قارىغاندا تەخمىنەن %25 يۇقىرى ئىكەنلىكىنى بايقىغان.
(a) يېشىل مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ SL Nb-MXenes (100 mg L-1) نىڭ ئەڭ يۇقىرى قويۇقلۇقىدا 72 سائەت ئىنكۇباتسىيە قىلىنغان ئاساسىي Nb نى سۈمۈرۈش XRF نەتىجىسى. نەتىجىلەر ساپ مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ھۈجەيرىلىرىدە (كونترول ئەۋرىشكىسى، كۈلرەڭ تۈۋرۈكلەر)، يۈزەكى مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ھۈجەيرىلىرىدىن ئايرىۋېلىنغان 2D نانو پارچىلىرى (كۆك تۈۋرۈكلەر) ۋە يۈزەكى 2D نانو پارچىلىرى ئايرىلغاندىن كېيىنكى مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ھۈجەيرىلىرىدە (قىزىل تۈۋرۈكلەر) α نىڭ بارلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ئېلېمېنت Nb نىڭ مىقدارى، (b) SL Nb-MXenes بىلەن ئىنكۇباتسىيە قىلىنغاندىن كېيىن مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ھۈجەيرىلىرىدە مەۋجۇت بولغان مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ئورگانىك تەركىبلىرىنىڭ (C=O ۋە CHx/C–O) ۋە Nb ئوكسىدلىرىنىڭ خىمىيىلىك تەركىبىنىڭ پىرسەنتى، (c–e) مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ھۈجەيرىلىرى تەرىپىدىن ئىچكىلەشتۈرۈلگەن XPS SL Nb2CTx سپېكتىرى ۋە (fh) SL Nb4C3Tx MXen نىڭ تەركىب چوققىسىنى ماسلاشتۇرۇش.
شۇڭلاشقا، بىز Nb نىڭ سۇ بىرىكمىسى ھۈجەيرىلىرى تەرىپىدىن ئوكسىد شەكلىدە سۈمۈرۈلۈشى مۇمكىنلىكىنى مۆلچەرلىدۇق. بۇنى سىناق قىلىش ئۈچۈن، بىز MXenes Nb2CTx ۋە Nb4C3TX ۋە سۇ بىرىكمىسى ھۈجەيرىلىرى ئۈستىدە XPS تەتقىقاتى ئېلىپ باردۇق. مىكرو سۇ بىرىكمىسىنىڭ Nb-MXenes ۋە سۇ بىرىكمىسى ھۈجەيرىلىرىدىن ئايرىۋېلىنغان MXenes بىلەن بولغان ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىش نەتىجىسى 5b-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. مۆلچەرلىنىشىچە، بىز مىكرو سۇ بىرىكمىسىنىڭ يۈزىدىن MXen ئېلىۋېتىلگەندىن كېيىن، مىكرو سۇ بىرىكمىسى ئەۋرىشكىلىرىدە Nb 3d چوققىلىرىنى بايقىدۇق. C=O، CHx/CO ۋە Nb ئوكسىدلىرىنىڭ مىقدار جەھەتتىن بېكىتىلىشى ئىنكۇباتسىيە قىلىنغان مىكرو سۇ بىرىكمىسىدىن ئېلىنغان Nb2CTx SL (5c-e-رەسىم) ۋە Nb4C3Tx SL (5c-e-رەسىم) بىلەن قولغا كەلتۈرۈلگەن Nb 3d، O 1s ۋە C 1s سپېكتىرىغا ئاساسەن ھېسابلىنىپ چىقتى. 5f-h-رەسىم) MXenes. S1-3-جەدۋەلدە ماسلىشىشتىن كېلىپ چىققان چوققى پارامېتىرلىرى ۋە ئومۇمىي خىمىيىلىك تەركىبلەرنىڭ تەپسىلاتلىرى كۆرسىتىلدى. دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى شۇكى، Nb2CTx SL ۋە Nb4C3Tx SL نىڭ Nb 3d رايونلىرى (5c-رەسىم، f) بىر Nb2O5 تەركىبىگە ماس كېلىدۇ. بۇ يەردە، بىز سپېكتردا MXene بىلەن مۇناسىۋەتلىك چوققىلارنى تاپالمىدۇق، بۇ مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ پەقەت Nb نىڭ ئوكسىد شەكلىنى سۈمۈرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، بىز C 1s سپېكتىرىنى C–C، CHx/C–O، C=O ۋە –COOH تەركىبلىرى بىلەن يېقىنلاشتۇردۇق. بىز CHx/C–O ۋە C=O چوققىلىرىنى مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ ئورگانىك تۆھپىسىگە باغلىدۇق. بۇ ئورگانىك تەركىبلەر ئايرىم-ئايرىم ھالدا Nb2CTx SL ۋە Nb4C3TX SL دىكى C 1s چوققىلىرىنىڭ %36 ۋە %41 نى ئىگىلەيدۇ. ئاندىن بىز SL Nb2CTx ۋە SL Nb4C3TX نىڭ O 1s سپېكتىرىنى Nb2O5، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ئورگانىك تەركىبلىرى (CHx/CO) ۋە يۈزە سۈمۈرۈلگەن سۇ بىلەن ماسلاشتۇردۇق.
ئاخىرىدا، XPS نەتىجىسى Nb نىڭ پەقەت مەۋجۇتلۇقىنىلا ئەمەس، بەلكى شەكلىنى ئېنىق كۆرسىتىپ بەردى. Nb 3d سىگنالىنىڭ ئورنى ۋە ئايرىش نەتىجىسىگە ئاساسلانغاندا، بىز Nb نىڭ پەقەت ئوكسىد شەكلىدە سۈمۈرۈلىدىغانلىقىنى، ئىئون ياكى MXene نىڭ ئۆزىنى سۈمۈرۈلمەيدىغانلىقىنى جەزملەشتۈردۇق. بۇنىڭدىن باشقا، XPS نەتىجىسى مىكرو سۇسۇر ھۈجەيرىلىرىنىڭ SL Nb4C3TX MXene غا سېلىشتۇرغاندا SL Nb2CTx دىن Nb ئوكسىدلىرىنى سۈمۈرۈش ئىقتىدارىنىڭ يۇقىرى ئىكەنلىكىنى كۆرسەتتى.
بىزنىڭ Nb سۈمۈرۈش نەتىجىلىرىمىز تەسىرلىك بولۇپ، MXene پارچىلىنىشىنى ئېنىقلاشقا يول قويسىمۇ، 2D نانوپارچە ماددىلىرىدىكى مۇناسىۋەتلىك مورفولوگىيەلىك ئۆزگىرىشلەرنى ئىز قوغلايدىغان ھېچقانداق ئۇسۇل يوق. شۇڭا، بىز يەنە 2D Nb-MXene نانوپارچە ماددىلىرى ۋە مىكرو يۈسۈن ھۈجەيرىلىرىدە يۈز بەرگەن ھەر قانداق ئۆزگىرىشلەرگە بىۋاسىتە ئىنكاس قايتۇرالايدىغان ماس كېلىدىغان ئۇسۇلنى تەرەققىي قىلدۇرۇشقا قارار قىلدۇق. شۇنىڭغا دىققەت قىلىش كېرەككى، ئەگەر ئۆزئارا تەسىر كۆرسىتىدىغان تۈرلەر ھەر قانداق ئۆزگىرىش، پارچىلىنىش ياكى پارچىلىنىشقا ئۇچرىسا، بۇ تېزلا شەكىل پارامېتىرلىرىنىڭ ئۆزگىرىشى، مەسىلەن، تەڭ ئايلانما رايوننىڭ دىئامېتىرى، يۇمىلاقلىقى، Feret كەڭلىكى ياكى Feret ئۇزۇنلۇقى قاتارلىق ئۆزگىرىشلەر سۈپىتىدە ئۆزىنى نامايان قىلىدۇ. بۇ پارامېتىرلار ئۇزۇن زەررىچىلەر ياكى ئىككى ئۆلچەملىك نانوپارچە ماددىلىرىنى تەسۋىرلەشكە ماس كېلىدىغان بولغاچقا، ئۇلارنى دىنامىك زەررىچە شەكلى ئانالىزى ئارقىلىق ئىز قوغلاش بىزگە SL Nb-MXene نانوپارچە ماددىلىرىنىڭ قىسقارتىش جەريانىدىكى مورفولوگىيەلىك ئۆزگىرىشى توغرىسىدا قىممەتلىك ئۇچۇرلارنى بېرىدۇ.
ئېرىشكەن نەتىجىلەر 6-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. سېلىشتۇرۇش ئۈچۈن، بىز يەنە دەسلەپكى MAX باسقۇچى ۋە ML-MXen لارنى سىناق قىلدۇق (SI رەسىملىرى S18 ۋە S19 غا قاراڭ). زەررىچە شەكلىنىڭ دىنامىك ئانالىزى ئىككى Nb-MXene SL نىڭ بارلىق شەكىل پارامېتىرلىرىنىڭ مىكرو يۈسۈنلەر بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىن كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئۆزگەرگەنلىكىنى كۆرسەتتى. تەڭ دائىرىلىك ئايلانما رايون دىئامېتىر پارامېتىرىدىن (رەسىم 6a، b) كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، چوڭ نانوپارچە پارچىلىرىنىڭ نىسبىتىنىڭ تۆۋەنلىشى ئۇلارنىڭ كىچىك پارچىلارغا پارچىلىنىشقا مايىل ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىدۇ. 6c، d رەسىمدە پارچىلارنىڭ كۆندۈلمە چوڭلۇقى (نانوپارچە پارچىلىرىنىڭ ئۇزىرىشى) بىلەن مۇناسىۋەتلىك چوققىلارنىڭ تۆۋەنلىشى كۆرسىتىلگەن بولۇپ، بۇ 2D نانوپارچە پارچىلىرىنىڭ تېخىمۇ زەررىچە شەكىلگە ئۆزگەرگەنلىكىنى كۆرسىتىدۇ. 6e-h رەسىمدە ئايرىم-ئايرىم ھالدا Feret نىڭ كەڭلىكى ۋە ئۇزۇنلۇقى كۆرسىتىلگەن. Feret كەڭلىكى ۋە ئۇزۇنلۇقى تولۇقلىغۇچى پارامېتىرلار بولۇپ، شۇڭا بىرلىكتە ئويلىشىش كېرەك. 2D Nb-MXene نانوپارچە پارچىلىرىنى مىكرو يۈسۈنلەر بار بولغاندا ئىنكۇباتسىيە قىلغاندىن كېيىن، ئۇلارنىڭ Feret كوررېلياتسىيە چوققىلىرى يۆتكىلىپ، ئۇلارنىڭ كۈچلۈكلۈكى تۆۋەنلىدى. بۇ نەتىجىلەرنى مورفولوگىيە، XRF ۋە XPS بىلەن بىرلەشتۈرۈپ ئاساس قىلىپ، بىز كۆزىتىلگەن ئۆزگىرىشلەرنىڭ ئوكسىدلىنىش بىلەن زىچ مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكىنى، چۈنكى ئوكسىدلانغان MXenلار تېخىمۇ قىرتىلىپ، پارچىلارغا ۋە شار شەكىللىك ئوكسىد زەررىچىلىرىگە پارچىلىنىپ كېتىدىغانلىقىنى خۇلاسىلىدۇق69،70.
يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرى بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىنكى MXen ئۆزگىرىشىنى تەھلىل قىلىش. دىنامىك زەررىچە شەكلىنى تەھلىل قىلىش (a, b) تەڭ دائىرىلىك يۈزنىڭ دىئامېتىرى، (c, d) يۇمىلاقلىق، (e, f) Feret كەڭلىكى ۋە (g, h) Feret ئۇزۇنلۇقى قاتارلىق پارامېتىرلارنى ئويلىشىدۇ. بۇنىڭ ئۈچۈن، ئىككى پايدىلىنىش مىكرو سۇ ئۆتلىرى ئەۋرىشكىسى دەسلەپكى SL Nb2CTx ۋە SL Nb4C3Tx MXenes، SL Nb2CTx ۋە SL Nb4C3Tx MXenes، پارچىلانغان مىكرو سۇ ئۆتلىرى ۋە بىر تەرەپ قىلىنغان مىكرو سۇ ئۆتلىرى SL Nb2CTx ۋە SL Nb4C3Tx MXenes بىلەن بىرلىكتە تەھلىل قىلىندى. قىزىل كۆرسەتكۈچلەر تەتقىق قىلىنغان ئىككى ئۆلچەملىك نانوپارچە شەكىللىرىنىڭ شەكىل پارامېتىرلىرىنىڭ ئۆزگىرىشىنى كۆرسىتىدۇ.
شەكىل پارامېتىرى ئانالىزى ناھايىتى ئىشەنچلىك بولغاچقا، ئۇ مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىدىكى مورفولوگىيەلىك ئۆزگىرىشلەرنىمۇ ئاشكارىلىيالايدۇ. شۇڭا، بىز 2D Nb نانوپارچە بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىنكى ساپ مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى ۋە ھۈجەيرىلىرىنىڭ تەڭ ئايلانما رايون دىئامېتىرى، يۇمىلاقلىقى ۋە Feret كەڭلىكى/ئۇزۇنلۇقىنى تەھلىل قىلدۇق. 6a–h-رەسىمدە سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ شەكىل پارامېتىرلىرىدىكى ئۆزگىرىشلەر كۆرسىتىلدى، بۇنىڭ ئىسپاتى چوققا كۈچلۈكلۈكىنىڭ تۆۋەنلىشى ۋە ماكسىمانىڭ يۇقىرى قىممەتكە يۆتكىلىشى. بولۇپمۇ ھۈجەيرە يۇمىلاقلىقى پارامېتىرلىرىدا ئۇزۇن ھۈجەيرىلەرنىڭ ئازىيىشى ۋە شار شەكىللىك ھۈجەيرىلەرنىڭ كۆپىيىشى كۆرسىتىلدى (6a، b-رەسىم). بۇنىڭدىن باشقا، Feret ھۈجەيرىسىنىڭ كەڭلىكى SL Nb2CTx MXene بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىن (6e-رەسىم) SL Nb4C3TX MXene بىلەن سېلىشتۇرغاندا بىر قانچە مىكرومېتىر ئاشتى (6f-رەسىم). بىز بۇنىڭ Nb2CTx SR بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندە مىكرو سۇ ئۆتلىرى تەرىپىدىن Nb ئوكسىدلىرىنىڭ كۈچلۈك سۈمۈرۈلۈشىدىن بولۇشى مۇمكىن دەپ گۇمان قىلىمىز. Nb پارچەلىرىنىڭ يۈزىگە ئانچە قاتتىق چاپلىشى ھۈجەيرە ئۆسۈشىنى ئەڭ ئاز سايە تەسىرى بىلەن كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ شەكلى ۋە چوڭ-كىچىكلىكى پارامېتىرلىرىنىڭ ئۆزگىرىشىگە بولغان كۆزىتىشىمىز باشقا تەتقىقاتلارنى تولۇقلايدۇ. يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرى مۇھىت بېسىمىغا جاۋابەن ھۈجەيرە چوڭ-كىچىكلىكى، شەكلى ياكى ماددا ئالمىشىشىنى ئۆزگەرتىش ئارقىلىق ئۆزلىرىنىڭ مورفولوگىيەسىنى ئۆزگەرتەلەيدۇ61. مەسىلەن، ھۈجەيرىلەرنىڭ چوڭ-كىچىكلىكىنى ئۆزگەرتىش ئوزۇقلۇق ماددىلارنىڭ سۈمۈرۈلۈشىنى ئاسانلاشتۇرىدۇ71. كىچىك سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ ئوزۇقلۇق سۈمۈرۈش مىقدارى تۆۋەنلەيدۇ ۋە ئۆسۈش سۈرئىتى تۆۋەنلەيدۇ. ئەكسىچە، چوڭ ھۈجەيرىلەر كۆپرەك ئوزۇقلۇق ماددىلارنى ئىستېمال قىلىشقا مايىل بولىدۇ، ئاندىن ئۇلار ھۈجەيرە ئىچىگە يىغىلىدۇ72،73. ماچادو ۋە سوئارېس فۇڭگىد ترىكلوساننىڭ ھۈجەيرە چوڭلۇقىنى ئاشۇرالايدىغانلىقىنى بايقىدى. ئۇلار يەنە سۇ ئۆتلىرىنىڭ شەكلىدە چوڭقۇر ئۆزگىرىشلەرنى بايقىدى74. بۇنىڭدىن باشقا، يىن قاتارلىقلار9 يەنە گرافېن ئوكسىد نانوكومپوزىتلىرىنىڭ ئازىيىشىغا ئۇچرىغاندىن كېيىن سۇ ئۆتلىرىدە مورفولوگىيەلىك ئۆزگىرىشلەرنى بايقىدى. شۇڭا، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى/شەكلى پارامېتىرلىرىنىڭ ئۆزگىرىشى MXene نىڭ مەۋجۇتلۇقىدىن كېلىپ چىققانلىقى ئېنىق. چوڭ-كىچىكلىكى ۋە شەكلىدىكى بۇ ئۆزگىرىش ئوزۇقلۇق سۈمۈرۈش مىقدارىنىڭ ئۆزگىرىشىنى كۆرسىتىدىغان بولغاچقا، بىز ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ چوڭ-كىچىكلىكى ۋە شەكىل پارامېتىرلىرىنى تەھلىل قىلىش ئارقىلىق Nb-MXene لارنىڭ مەۋجۇتلۇقىدا مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ نىئوبىي ئوكسىدنى سۈمۈرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرەلەيدىغانلىقىغا ئىشىنىمىز.
ئۇنىڭ ئۈستىگە، MXenلار يۈسۈنلەرنىڭ ئالدىدا ئوكسىدلىنىشى مۇمكىن. دالاي قاتارلىقلار75 نانو-TiO2 ۋە Al2O376 غا ئۇچرىغان يېشىل يۈسۈنلەرنىڭ مورفولوگىيەسىنىڭ بىردەك ئەمەسلىكىنى كۆزەتكەن. بىزنىڭ كۆزىتىشلىرىمىز ھازىرقى تەتقىقاتقا ئوخشاش بولسىمۇ، ئۇ پەقەت 2D نانو پارچىلىرى ئالدىدا MXen پارچىلىنىش مەھسۇلاتلىرى نۇقتىسىدىن بىئورېمېدىاتسىيەنىڭ تەسىرىنى تەتقىق قىلىش بىلەن مۇناسىۋەتلىك، نانو پارچىلىرى ئەمەس. MXenلار مېتال ئوكسىدلىرىغا پارچىلىنالايدىغان بولغاچقا،31،32،77،78 بىزنىڭ Nb نانو پارچىلىرىمىزنىڭ مىكرو يۈسۈن ھۈجەيرىلىرى بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىن Nb ئوكسىدلىرىنى ھاسىل قىلالايدىغانلىقىنى پەرەز قىلىش مۇۋاپىق.
ئوكسىدلىنىش جەريانىغا ئاساسلانغان پارچىلىنىش مېخانىزمى ئارقىلىق 2D-Nb نانوپارچىلىرىنىڭ ئەسلىگە كېلىشىنى چۈشەندۈرۈش ئۈچۈن، بىز يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى ئېلېكترون مىكروسكوپى (HRTEM) (7a،b-رەسىم) ۋە رېنتىگېن فوتوئېلېكترون سپېكتروسكوپىيىسى (XPS) (7-رەسىم) ئارقىلىق تەتقىقات ئېلىپ باردۇق. 7c-i ۋە S4-5-جەدۋەللەر). بۇ ئىككى ئۇسۇل 2D ماتېرىياللارنىڭ ئوكسىدلىنىشىنى تەتقىق قىلىشقا ماس كېلىدۇ ھەمدە بىر-بىرىنى تولۇقلايدۇ. HRTEM ئىككى ئۆلچەملىك قاتلاملىق قۇرۇلمىلارنىڭ پارچىلىنىشى ۋە كېيىن مېتال ئوكسىد نانوپارچىلىرىنىڭ پەيدا بولۇشىنى تەھلىل قىلالايدۇ، XPS بولسا يۈزەكى باغلىنىشقا سەزگۈر. بۇ مەقسەت ئۈچۈن، بىز مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىسىنىڭ تارقىلىشىدىن ئېلىنغان 2D Nb-MXene نانوپارچىلىرىنى، يەنى ئۇلارنىڭ مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىسى بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىنكى شەكلىنى سىناق قىلدۇق (7-رەسىمگە قاراڭ).
HRTEM رەسىملىرى ئوكسىدلانغان (a) SL Nb2CTx ۋە (b) SL Nb4C3Tx MXen نىڭ مورفولوگىيەسىنى كۆرسىتىدۇ، XPS ئانالىز نەتىجىسى (c) ئوكسىدلانغان مەھسۇلاتلارنىڭ تەركىبىنى، (d–f) يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرى بىلەن رېمونت قىلىنغان SL Nb2CTx ۋە (g–i) Nb4C3Tx SL نىڭ XPS سپېكتىرىنىڭ تەركىبلىرىنىڭ چوققا ماسلىشىشىنى كۆرسىتىدۇ.
HRTEM تەتقىقاتى ئىككى خىل Nb-MXene نانوپارچىلىرىنىڭ ئوكسىدلىنىشىنى جەزملەشتۈردى. نانوپارچىلار مەلۇم دەرىجىدە ئىككى ئۆلچەملىك شەكلىنى ساقلاپ قالغان بولسىمۇ، ئوكسىدلىنىش نەتىجىسىدە MXene نانوپارچىلىرىنىڭ يۈزىنى قاپلىغان نۇرغۇن نانوپارچىلار پەيدا بولدى (7a،b-رەسىملەرگە قاراڭ). c Nb 3d ۋە O 1s سىگناللىرىنىڭ XPS ئانالىزى ھەر ئىككى ئەھۋالدا Nb ئوكسىدلىرىنىڭ شەكىللەنگەنلىكىنى كۆرسەتتى. 7c-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، 2D MXene Nb2CTx ۋە Nb4C3TX دا NbO ۋە Nb2O5 ئوكسىدلىرىنىڭ بارلىقىنى كۆرسىتىدىغان Nb 3d سىگنالى بار، O 1s سىگنالى بولسا 2D نانوپارچىلار يۈزىنىڭ فۇنكسىيەلىشىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك O-Nb باغلىنىشلىرىنىڭ سانىنى كۆرسىتىدۇ. بىز Nb ئوكسىد تۆھپىسىنىڭ Nb-C ۋە Nb3+-O غا سېلىشتۇرغاندا ئۈستۈنلۈكنى ئىگىلەيدىغانلىقىنى بايقىدۇق.
رەسىمدە، 7g–i دىكى رەسىملەردە مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىدىن ئايرىۋېلىنغان Nb 3d، C 1s ۋە O 1s SL Nb2CTx (7d–f رەسىملىرىگە قاراڭ) ۋە SL Nb4C3TX MXene نىڭ XPS سپېكتىرى كۆرسىتىلگەن. Nb-MXene نىڭ چوققى پارامېتىرلىرىنىڭ تەپسىلاتلىرى ئايرىم-ئايرىم ھالدا S4–5 جەدۋەللىرىدە كۆرسىتىلدى. بىز ئالدى بىلەن Nb 3d نىڭ تەركىبىنى تەھلىل قىلدۇق. مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى سۈمۈرگەن Nb دىن پەرقلىق ھالدا، مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىدىن ئايرىۋېلىنغان MXene دا، Nb2O5 دىن باشقا، باشقا تەركىبلەر بايقالغان. Nb2CTx SL دا، بىز Nb3+-O نىڭ تۆھپىسىنى %15 نى كۆزەتتۇق، قالغان Nb 3d سپېكتىرىدا Nb2O5 (85%) ئاساسلىق ئورۇندا تۇرغان. بۇنىڭدىن باشقا، SL Nb4C3TX ئەۋرىشكىسىدە Nb-C (9%) ۋە Nb2O5 (91%) تەركىبلىرى بار. بۇ يەردە Nb-C Nb4C3Tx SR دىكى ئىككى ئىچكى ئاتوم قەۋىتىدىكى مېتال كاربىدتىن كېلىدۇ. ئاندىن بىز ئىچكى ئەۋرىشكىلەردە قىلغىنىمىزدەك، C 1s سپېكتىرىنى تۆت خىل تەركىبكە خەرىتىلەيمىز. كۈتكىنىمىزدەك، C 1s سپېكتىرىدا گرافىت كاربون ئاساسلىق ئورۇندا تۇرىدۇ، ئۇنىڭدىن كېيىن مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىدىن كەلگەن ئورگانىك زەررىچىلەر (CHx/CO ۋە C=O) قوشۇلىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، O 1s سپېكتىرىدا، بىز مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ ئورگانىك شەكىللىرى، نىئوبىي ئوكسىد ۋە ئادسوربلانغان سۇنىڭ قوشۇلىدىغانلىقىنى كۆزەتتۇق.
بۇنىڭدىن باشقا، بىز Nb-MXenes پارچىلىنىشىنىڭ ئوزۇقلۇق مۇھىتى ۋە/ياكى مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ھۈجەيرىلىرىدىكى ئاكتىپ ئوكسىگېن تۈرلىرى (ROS) نىڭ مەۋجۇتلۇقى بىلەن مۇناسىۋەتلىك ياكى ئەمەسلىكىنى تەكشۈردۇق. بۇنىڭ ئۈچۈن، بىز مەدەنىيەت مۇھىتىدىكى يەككە ئوكسىگېن (1O2) نىڭ سەۋىيىسىنى ۋە مىكرو سۇ بىرىكمىلىرىدە ئوكسىدلىنىشقا قارشى تۇرۇش رولىنى ئوينايدىغان تىئول بولغان ھۈجەيرە ئىچىدىكى گلۇتاتىئوننى باھالىدۇق. نەتىجىلەر SI دا كۆرسىتىلدى (S20 ۋە S21-رەسىملەر). SL Nb2CTx ۋە Nb4C3TX MXenes بار مەدەنىيەتلەردە 1O2 نىڭ مىقدارى ئازىيىشى بىلەن خاراكتېرلەنگەن (S20-رەسىمگە قاراڭ). SL Nb2CTx دا، MXene 1O2 تەخمىنەن 83% كە تۆۋەنلىگەن. SL ئىشلىتىلگەن مىكرو سۇ بىرىكمىلىرى ئۈچۈن، Nb4C3TX 1O2 تېخىمۇ تۆۋەنلەپ 73% كە يەتكەن. قىزىقارلىقى شۇكى، 1O2 دىكى ئۆزگىرىشلەر ئىلگىرى كۆزىتىلگەن چەكلەش-غىدىقلاش ئۈنۈمى بىلەن ئوخشاش يۈزلىنىشنى كۆرسەتتى (3-رەسىمگە قاراڭ). پارلاق نۇردا ئىنكۇباتسىيە قىلىش فوتوئوكسىدلىنىشنى ئۆزگەرتەلەيدۇ دەپ قاراشقا بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، كونترول ئانالىزىنىڭ نەتىجىسىدە تەجرىبە جەريانىدا 1O2 نىڭ دېگۈدەك مۇقىم سەۋىيىسى كۆرسىتىلدى (S22-رەسىم). ھۈجەيرە ئىچىدىكى ROS سەۋىيىسىگە كەلسەك، بىزمۇ ئوخشاش تۆۋەنلەش يۈزلىنىشىنى كۆزەتتۇق (S21-رەسىمگە قاراڭ). دەسلەپتە، Nb2CTx ۋە Nb4C3Tx SL لار بار جايدا يېتىشتۈرۈلگەن مىكرو سۇسۇر ھۈجەيرىلىرىدىكى ROS سەۋىيىسى مىكرو سۇسۇرلارنىڭ ساپ مەدەنىيىتىدىكى سەۋىيەدىن ئېشىپ كەتتى. قانداقلا بولمىسۇن، ئاخىرىدا، مىكرو سۇسۇرلار ھەر ئىككى Nb-MXen نىڭ بارلىقىغا ماسلىشىپ كەتكەنلىكى مەلۇم بولدى، چۈنكى ROS سەۋىيىسى SL Nb2CTx ۋە Nb4C3TX بىلەن ئوكۇل قىلىنغان مىكرو سۇسۇرلارنىڭ ساپ مەدەنىيىتىدە ئۆلچەنگەن سەۋىيەنىڭ ئايرىم-ئايرىم ھالدا %85 ۋە %91 گە چۈشۈپ قالدى. بۇ، مىكرو سۇسۇرلارنىڭ Nb-MXen بار بولغاندا ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ پەقەت ئوزۇقلۇق مۇھىتىغا قارىغاندا تېخىمۇ راھەت ھېس قىلىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىشى مۇمكىن.
مىكرو سۇ ئۆتلىرى فوتوسىنتېزلىق ئورگانىزملارنىڭ كۆپ خىل گۇرۇپپىسى. فوتوسىنتېز جەريانىدا، ئۇلار ئاتموسفېرا كاربون تۆت ئوكسىد (CO2) نى ئورگانىك كاربونغا ئايلاندۇرىدۇ. فوتوسىنتېز مەھسۇلاتلىرى گلۇكوزا ۋە ئوكسىگېن79. بىز بۇنداق شەكىللەنگەن ئوكسىگېننىڭ Nb-MXen نىڭ ئوكسىدلىنىشىدا مۇھىم رول ئوينايدىغانلىقىدىن گۇمانلىنىمىز. بۇنىڭ بىر مۇمكىن بولغان چۈشەندۈرۈشى شۇكى، Nb-MXen نانوپارچىلىرىنىڭ سىرتىدا ۋە ئىچىدە ئوكسىگېننىڭ تۆۋەن ۋە يۇقىرى قىسمەن بېسىمىدا پەرقلىق ھاۋا ئالماشتۇرۇش پارامېتىرى شەكىللىنىدۇ. بۇ دېگەنلىك، ئوكسىگېننىڭ قىسمەن بېسىمى ئوخشىمايدىغان رايونلار بار جايدا، ئەڭ تۆۋەن سەۋىيەگە ئىگە رايون ئانود 80، 81، 82 نى شەكىللەندۈرىدۇ. بۇ يەردە، مىكرو سۇ ئۆتلىرى MXen پارچىلىرىنىڭ يۈزىدە پەرقلىق ھاۋا ئالماشتۇرۇش ھۈجەيرىلىرىنىڭ ھاسىل بولۇشىغا تۆھپە قوشىدۇ، بۇ ھۈجەيرىلەر فوتوسىنتېزلىق خۇسۇسىيىتى سەۋەبىدىن ئوكسىگېن ئىشلەپچىقىرىدۇ. نەتىجىدە، بىئولوگىيىلىك چىرىش مەھسۇلاتلىرى (بۇ ئەھۋالدا، نىئوبىي ئوكسىدلىرى) ھاسىل بولىدۇ. يەنە بىر تەرىپى شۇكى، مىكرو سۇ ئۆتلىرى سۇغا قويۇپ بېرىلىدىغان ئورگانىك كىسلاتالارنى ئىشلەپچىقىرالايدۇ83،84. شۇڭا، تاجاۋۇزچى مۇھىت شەكىللىنىدۇ، شۇنىڭ بىلەن Nb-MXen لار ئۆزگىرىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا، مىكرو يۈسۈنلەر كاربون تۆت ئوكسىدنىڭ سۈمۈرۈلۈشى سەۋەبىدىن مۇھىتنىڭ pH قىممىتىنى ئىشقارلىققا ئۆزگەرتىۋېتىدۇ، بۇ يەنە چىرىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ79.
ئەڭ مۇھىمى، بىزنىڭ تەتقىقاتىمىزدا ئىشلىتىلگەن قاراڭغۇ/يورۇق فوتوپېرىئود قولغا كەلتۈرۈلگەن نەتىجىلەرنى چۈشىنىشتە ئىنتايىن مۇھىم. بۇ جەھەت Djemai-Zoghlache قاتارلىقلاردا تەپسىلىي بايان قىلىنغان. 85 ئۇلار قەستەن 12/12 سائەتلىك فوتوپېرىئودنى ئىشلىتىپ، قىزىل مىكرو سۇ ئۆتلىرى Porphyridium purpureum نىڭ بىئولوگىيىلىك بۇلغىنىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك بىئولوگىيىلىك چىرىشنى كۆرسەتتى. ئۇلار فوتوپېرىئودنىڭ بىئولوگىيىلىك چىرىشسىز پوتېنسىيالنىڭ تەرەققىياتى بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكىنى، 24:00 ئەتراپىدا ساختا دەۋرىي تەۋرىنىش شەكلىدە ئىپادىلىنىدىغانلىقىنى كۆرسەتتى. بۇ كۆزىتىشلەرنى Dowling قاتارلىقلار جەزملەشتۈردى. 86 ئۇلار Anabaena سىئانوباكتېرىيەسىنىڭ فوتوسىنتېزلىق بىئوفىلىملىرىنى كۆرسەتتى. ئېرىگەن ئوكسىگېن نۇرنىڭ تەسىرىدە ھاسىل بولىدۇ، بۇ ئەركىن بىئولوگىيىلىك چىرىش پوتېنسىيالىنىڭ ئۆزگىرىشى ياكى تەۋرىنىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. فوتوپېرىئودنىڭ مۇھىملىقى ئەركىن بىئولوگىيىلىك چىرىش پوتېنسىيالىنىڭ يورۇقلۇق باسقۇچىدا ئېشىپ، قاراڭغۇ باسقۇچتا تۆۋەنلىشى بىلەن گەۋدىلىنىدۇ. بۇ، فوتوسىنتېزلىق مىكرو يۈسۈنلەر ئىشلەپ چىقىرىدىغان ئوكسىگېننىڭ سەۋەبىدىن بولۇپ، ئۇ ئېلېكترودلار يېنىدا ھاسىل بولغان قىسمەن بېسىم ئارقىلىق كاتود رېئاكسىيەسىگە تەسىر كۆرسىتىدۇ87.
بۇنىڭدىن باشقا، Nb-MXen بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسەتكەندىن كېيىن مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرىنىڭ خىمىيىلىك تەركىبىدە ئۆزگىرىش بولغان-بولمىغانلىقىنى بىلىش ئۈچۈن، فوريېر ئۆزگەرتىش ئىنفىرا قىزىل نۇر سپېكتروسكوپىيىسى (FTIR) ئېلىپ بېرىلدى. بۇ نەتىجىلەر مۇرەككەپ بولۇپ، بىز ئۇلارنى SI شەكلىدە كۆرسىتىمىز (S23-S25-رەسىملەر، بۇنىڭ ئىچىدە MAX باسقۇچى ۋە ML MXenلارنىڭ نەتىجىلىرى بار). قىسقىسى، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ ئېرىشكەن پايدىلىنىش سپېكترى بىزگە بۇ ئورگانىزملارنىڭ خىمىيىلىك ئالاھىدىلىكلىرى توغرىسىدا مۇھىم ئۇچۇرلارنى بېرىدۇ. بۇ ئەڭ ئېھتىماللىق تەۋرىنىشلەر 1060 cm-1 (CO)، 1540 cm-1، 1640 cm-1 (C=C)، 1730 cm-1 (C=O)، 2850 cm-1، 2920 cm-1. 1.1 1 (C–H) ۋە 3280 cm-1 (O–H) چاستوتىلىرىدا. SL Nb-MXenلىرى ئۈچۈن، بىز ئىلگىرىكى تەتقىقاتىمىزغا ماس كېلىدىغان CH-باغلىنىش سوزۇلۇش ئىمزاسىنى تاپتۇق38. قانداقلا بولمىسۇن، بىز C=C ۋە CH باغلىنىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك بەزى قوشۇمچە چوققىلارنىڭ يوقاپ كەتكەنلىكىنى كۆزەتتۇق. بۇ، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ خىمىيىلىك تەركىبىنىڭ SL Nb-MXen بىلەن ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىشى سەۋەبىدىن كىچىك ئۆزگىرىشلەرگە ئۇچرىشى مۇمكىنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ بىئوخىمىيەسىدىكى مۇمكىن بولغان ئۆزگىرىشلەرنى كۆزدە تۇتقاندا، نىئوبىي ئوكسىد قاتارلىق ئانئورگانىك ئوكسىدلارنىڭ توپلىنىشىنى قايتا كۆزدىن كەچۈرۈش كېرەك59. ئۇ ھۈجەيرە يۈزى تەرىپىدىن مېتاللارنىڭ سۈمۈرۈلۈشى، سىتوپلازماغا يەتكۈزۈلۈشى، ھۈجەيرە ئىچىدىكى كاربون گۇرۇپپىلىرى بىلەن باغلىنىشى ۋە مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ پولىفوسفوسوملىرىدا توپلىنىشىغا قاتنىشىدۇ20،88،89،90. بۇنىڭدىن باشقا، مىكرو سۇ ئۆتلىرى بىلەن مېتاللار ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت ھۈجەيرىلەرنىڭ فۇنكسىيەلىك گۇرۇپپىلىرى تەرىپىدىن ساقلىنىدۇ. شۇڭلاشقا، سۈمۈرۈلۈشى مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ يۈزەكى خىمىيىلىك خۇسۇسىيىتىگە باغلىق بولۇپ، بۇ ئىنتايىن مۇرەككەپ9،91. ئادەتتە، كۈتۈلگىنىدەك، يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ خىمىيىلىك تەركىبى Nb ئوكسىدىنىڭ سۈمۈرۈلۈشى سەۋەبىدىن ئازراق ئۆزگەردى.
قىزىقارلىقى شۇكى، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ دەسلەپكى چەكلىنىشى ۋاقىتنىڭ ئۆتۈشىگە ئەگىشىپ ئەسلىگە كەلگەن. بىز كۆزەتكەندەك، مىكرو سۇ ئۆتلىرى دەسلەپكى مۇھىت ئۆزگىرىشىنى يېڭىپ، ئاخىرىدا نورمال ئۆسۈش سۈرئىتىگە قايتىپ كەلگەن، ھەتتا ئاشقان. زېتا پوتېنسىيالىنى تەتقىق قىلىش ئوزۇقلۇق مۇھىتىغا كىرگۈزۈلگەندە يۇقىرى مۇقىملىقنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. شۇڭا، مىكرو سۇ ئۆتلىرى ھۈجەيرىلىرى بىلەن Nb-MXene نانوپارچىلىرى ئوتتۇرىسىدىكى يۈزەكى ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىش رېدۇكسىيە تەجرىبىلىرى جەريانىدا ساقلانغان. تېخىمۇ چوڭقۇر تەھلىلىمىزدە، مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ بۇ ئالاھىدە ھەرىكىتىنىڭ ئاساسلىق ھەرىكەت مېخانىزمىنى خۇلاسىلەيمىز.
SEM كۆزىتىشلىرى مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ Nb-MXenلارغا چاپلىشىشقا مايىل ئىكەنلىكىنى كۆرسەتتى. دىنامىك رەسىم ئانالىزى ئارقىلىق، بىز بۇ تەسىرنىڭ ئىككى ئۆلچەملىك Nb-MXen نانو پارچىلىرىنىڭ تېخىمۇ شار شەكىللىك زەررىچىلەرگە ئايلىنىشىغا ئېلىپ كېلىدىغانلىقىنى جەزملەشتۈردۇق، بۇ ئارقىلىق نانو پارچىلىرىنىڭ پارچىلىنىشى ئۇلارنىڭ ئوكسىدلىنىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بەردۇق. پەرەزىمىزنى سىناق قىلىش ئۈچۈن، بىز بىر قاتار ماتېرىيال ۋە بىئوخىمىيىلىك تەتقىقاتلارنى ئېلىپ باردۇق. سىناق قىلىنغاندىن كېيىن، نانو پارچىلىرى ئاستا-ئاستا ئوكسىدلىنىپ، NbO ۋە Nb2O5 مەھسۇلاتلىرىغا پارچىلىنىپ، يېشىل مىكرو سۇ ئۆتلىرىگە تەھدىت سالمىدى. FTIR كۆزىتىش ئارقىلىق، بىز 2D Nb-MXen نانو پارچىلىرى بار جايدا ئىنكۇباتسىيە قىلىنغان مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ خىمىيىلىك تەركىبىدە مۇھىم ئۆزگىرىشلەرنى بايقىدۇق. مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ نىئوبىي ئوكسىدنى سۈمۈرۈش ئېھتىماللىقىنى ئويلىشىپ، بىز رېنتىگېن نۇرى فلۇئورېسسېنسىيە ئانالىزى قىلدۇق. بۇ نەتىجىلەر ئېنىق كۆرسىتىپ بېرىدۇكى، تەتقىق قىلىنغان مىكرو سۇ ئۆتلىرىنىڭ تەتقىق قىلىنغان مىكرو سۇ ئۆتلىرىگە زەھەرلىك ئەمەس نىئوبىي ئوكسىدلىرى (NbO ۋە Nb2O5) بىلەن ئوزۇقلىنىدۇ.