Abstract The increasing use of Quantum Dots (QDs) - nanoparticles exhibiting unique optical properties – and their incorporation in multiple engineering products is likely to result in the release of this new class of contaminants into natural systems. In soils, bacterial biofilms and mineral surfaces form highly reactive interfaces, which may control QDs' environmental fate. However, little is known regarding QDs' stability in, and modes of interactions with, biofilm/mineral interfaces. This study examines the interactions, distributions and stability of thioglycolic acid-capped CdSe/ZnS QDs at the corundum (α-Al2O3)/Shewanella oneidensis MR-1 interface, for exposure times ranging between 1 h to 24 h. Long Period – X-ray Standing Wave – Fluorescence Yield spectroscopy and Grazing Incidence – X-ray Absorption Spectroscopy were used. Results indicate increases in Zn and Se concentrations within the biofilm/crystal system with time, demonstrating its high accumulation capacity over 24 h. In addition, dissolution of a part of the ZnS shell occurs within 1 h, highlighting the potential degradation of QDs when exposed to the biofilm/crystal compartment. Once released, Zn(II) migrates toward the biofilm-crystal interface and interacts preferentially with the crystal surface. In contrast, the remaining CdSe core is mostly preserved, and stays within the biofilm thickness. However, at 24 h, Se and Zn present similar distribution profiles indicating a general reduction in ZnS shell dissolution at this longer exposure time.

中文翻译：

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微生物生物膜如何影响量子点与矿物表面的相互作用？

摘要 越来越多地使用量子点 (QD) - 纳米粒子表现出独特的光学特性 - 以及它们在多种工程产品中的结合，可能会导致这种新型污染物释放到自然系统中。在土壤中，细菌生物膜和矿物表面形成高反应性界面，这可能控制 QD 的环境命运。然而，关于量子点在生物膜/矿物界面中的稳定性和相互作用模式知之甚少。本研究检查了硫乙醇酸封端的 CdSe/ZnS 量子点在刚玉 (α-Al2O3)/Shewanella oneidensis MR-1 界面处的相互作用、分布和稳定性，暴露时间范围为 1 小时至 24 小时。使用长周期-X 射线驻波-荧光产率光谱和掠入射-X 射线吸收光谱。结果表明生物膜/晶体系统内的 Zn 和 Se 浓度随时间增加，表明其在 24 小时内具有高积累能力。此外，部分 ZnS 壳的溶解发生在 1 小时内，突出了 QD 在暴露于生物膜/晶体隔室时的潜在降解。一旦释放，Zn(II) 向生物膜-晶体界面迁移并优先与晶体表面相互作用。相比之下，剩余的 CdSe 核心大部分被保留下来，并保持在生物膜厚度内。然而，在 24 小时后，Se 和 Zn 呈现出相似的分布曲线，表明在较长的暴露时间下 ZnS 壳溶解普遍减少。部分 ZnS 壳的溶解发生在 1 小时内，突出了 QD 在暴露于生物膜/晶体隔室时的潜在降解。一旦释放，Zn(II) 向生物膜-晶体界面迁移并优先与晶体表面相互作用。相比之下，剩余的 CdSe 核心大部分被保留下来，并保持在生物膜厚度内。然而，在 24 小时后，Se 和 Zn 呈现出相似的分布曲线，表明在较长的暴露时间下 ZnS 壳溶解普遍减少。部分 ZnS 壳的溶解发生在 1 小时内，突出了 QD 在暴露于生物膜/晶体隔室时的潜在降解。一旦释放，Zn(II) 向生物膜-晶体界面迁移并优先与晶体表面相互作用。相比之下，剩余的 CdSe 核心大部分被保留下来，并保持在生物膜厚度内。然而，在 24 小时后，Se 和 Zn 呈现出相似的分布曲线，表明在较长的暴露时间下 ZnS 壳溶解普遍减少。并保持在生物膜厚度范围内。然而，在 24 小时后，Se 和 Zn 呈现出相似的分布曲线，表明在较长的暴露时间下 ZnS 壳溶解普遍减少。并保持在生物膜厚度范围内。然而，在 24 小时后，Se 和 Zn 呈现出相似的分布曲线，表明在较长的暴露时间下 ZnS 壳溶解普遍减少。