Højtydende SERS-substrat foreslået baseret på 2H-TaS2 og enkeltatomlags guldklynger

For nylig foreslog et forskerhold ledet af professor Yang Liangbao fra Institut for Sundhed og Medicinsk Teknologi, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academy of Sciences (CAS) en mekanisme til forbedring af elektromagnetisk felt baseret på koblingseffekten for den nærliggende elektronkredsløb, forklarer mekanismen af ​​todimensionelt (2D) lagdelt materiale Au-2H-TaS₂ bruges til overfladeforstærket Raman-spredning (SERS).

Resultaterne blev offentliggjort i Journal of Physical Chemistry Letters .

2D-materialer er et varmt emne inden for analytisk kemi på grund af deres potentiale som ideelle metalfrie overfladeforstærkede Raman-spektroskopi (SERS)-substrater. Men sammenlignet med ædle metaller har 2D-materialer en relativt lav forbedringsfaktor (normalt under 10 ³ ) på grund af deres hovedsagelig kemiske forbedringsmekanisme.

Derfor er der behov for yderligere forskning i det blandede metal nanopartikel 2D-materiale eller kemisk dopede 2D-materialesystem og dets SERS-forbedringsmekanisme for at opnå høj SERS-ydeevne.

I denne undersøgelse brugte holdet enkeltatoms Au-klynger til at interkalere 2H-TaS₂ , der opnår en SERS-forstærkende effekt på to størrelsesordener i forhold til den overordnede 2H-TaS₂ .

For nøjagtigt at belyse SERS-forbedringsmekanismen for Au-2H-TaS₂ , et enkelt atomlag Au cluster intercalation dobbeltlag 2H-TaS₂ model blev etableret, og en innovativ elektromagnetisk feltforstærkningsmekanisme baseret på koblingseffekten af ​​tilstødende elektronorbitaler blev foreslået.

Gennem eksperimentel analyse og teoretiske beregninger har det vist sig, at d-orbital-elektronerne på Au-overfladen er koblet med nabolandet 2H-TaS₂ , hvilket øger den lokale elektrontæthed, hvilket resulterer i et stærkt lokalt elektromagnetisk felt.

Dette arbejde giver ny indsigt i SERS-forbedring af ikke-ædelmetalforbindelser og guider udviklingen af ​​nye SERS-substrater, ifølge holdet.

Flere oplysninger: Shirui Weng et al., Near-Neighbor Electron Orbital Coupling Effect of Single-Atomic-Layer Au Cluster Intercalated Bilayer 2H-TaS2 for Surface Enhanced Raman Scattering Sensing, The Journal of Physical Chemistry Letters (2023). DOI:10.1021/acs.jpclett.3c02225

Journaloplysninger: Journal of Physical Chemistry Letters

Leveret af Chinese Academy of Sciences