2-D sandwich ser molekyler med klarhed

En sandwich af molybdæn, svovl og selen viser sig at være lækkert anvendeligt til påvisning af biomolekyler.

Tests på Rice Universitys Brown School of Engineering af en todimensionel Janus-forbindelse viste, at det kunne være en effektiv og universel platform til at forbedre påvisningen af ​​biomolekyler via overfladeforstærket Raman-spektroskopi (SERS).

Brug af glukose til at teste materialet beviste dets evne til at øge dets Raman-forbedringsfaktor med mere end 100, 000 gange, som forskerne siger er sammenlignelig med den højest rapporterede forbedringsfaktor for 2-D-substrater.

SERS er en etableret teknik, der muliggør påvisning og identifikation af små koncentrationer af molekyler - eller endda enkelte molekyler - der kommer tæt på eller adsorberes af metaloverflader, herunder nanopartikler. Det bruges ofte til at detektere proteiner i nanoskala i kropsvæsker, hjælpe med at opdage sygdomme og bestemme behandlinger, og i miljøanalyse.

Men metalliske SERS-medier fremkalder ofte sidereaktioner, der skaber baggrundsstøj. Janus MoSSe syntetiseret hos Rice er ikke-metallisk. "Dette arbejde omhandler hovedsageligt, om vi kan forbedre målmolekylernes signalstyrke, " sagde materialeforsker og hovedforsker Jun Lou. "Vi ville vide, om vi kunne få det til at skille sig ud fra baggrundsstøjen."

Svaret var klart ja, som Lou og hans team rapporterede i Nanoskala .

MoSSe introduceret af Lou-laboratoriet i 2017 blev produceret ved kemisk dampaflejring. Molybdæn sidder i midten med et lag af svovl på den ene side og et andet af selen på den anden; deraf den tosidede Janus-karakteristik.

De forskellige elektronegativiteter af hvert lag gør det til en SERS superstjerne, sagde hovedforfatter og ris-alumne Shuai Jia, en tidligere kandidatstuderende i Lous laboratorium.

"Dipolen skabt mellem det øverste svovl og det nederste selen lander ud af planet, og dette skaber et elektrisk felt et par nanometer ud over MoSSe, " sagde Jia. Det felt interagerer med molekyler, der kommer tæt på, forstærke deres vibrationsintensitet nok til at blive opdaget.

Forskerne bemærkede, at test med MoSSe også påviste molekyler af neurotransmitteren dopamin, og at substratet skulle kunne tilpasses til at føle andre molekyler.

Lou sagde, at der er plads til forbedringer. "Vi ser på hybrider af MoSSe med nogle metalliske nanopartikler, og forsøger også at forbedre dipolstyrken, " han sagde.