Monoskikt Janus MoSSe, en förening av molybden, svavel och selen utvecklat vid Rice University, är skicklig på att detektera biomolekyler via ytförstärkt Raman-spektroskopi. Dess icke -metalliska natur hjälper till att begränsa bakgrundsljud i signalen. Kredit:Lou Group/Rice University
En smörgås av molybden, svavel och selen visar sig vara fantastiskt användbart för att upptäcka biomolekyler.
Tester vid Rice University's Brown School of Engineering av en tvådimensionell Janus-förening visade att det kan vara en effektiv och universell plattform för att förbättra upptäckten av biomolekyler via ytförstärkt Raman-spektroskopi (SERS).
Att använda glukos för att testa materialet visade sin förmåga att öka sin Raman -förbättringsfaktor med mer än 100, 000 gånger, som forskarna säger är jämförbar med den högst rapporterade förbättringsfaktorn för 2-D-substrat.
SERS är en etablerad teknik som möjliggör detektion och identifiering av små koncentrationer av molekyler - eller till och med enstaka molekyler - som kommer nära eller adsorberas av metalliska ytor, inklusive nanopartiklar. Det används ofta för att upptäcka nanoskala proteiner i kroppsvätskor, hjälper till att upptäcka sjukdomar och bestämma behandlingar, och i miljöanalys.
Men metalliska SERS -medier framkallar ofta sidreaktioner som skapar bakgrundsljud. Janus MoSSe syntetiserat vid Rice är icke -metalliskt. "Detta arbete handlar främst om vi kan förbättra målmolekylernas signalstyrka, "sa materialforskaren och huvudutredaren Jun Lou." Vi ville veta om vi kunde få det att sticka ut från bakgrundsbruset. "
En modell skapad vid Rice University illustrerar laddningsfördelningen i glukos. Den ljusblå regionen visar elektronmolnets fördelning i en enda glukosmolekyl. De lila regionerna visar den drastiska laddningsfördelningen när de förankras till Janus MoSSE och detekteras via ytförstärkt Raman-spektroskopi. Kredit:Lou Group/Rice University
Svaret var klart ja, som Lou och hans team rapporterade i Nanoskala .
MoSSe som introducerades av Lou -labbet 2017 producerades genom kemisk ångavsättning. Molybden sitter i mitten med ett lager svavel på ena sidan och ett annat selen på den andra; därav den tvåfasade Janus-karaktäriseringen.
De olika elektronegativiteterna i varje lager gör det till en SERS -superstjärna, sa huvudförfattaren och risalumnen Shuai Jia, en tidigare doktorand i Lou's lab.
"Dipolen som skapas mellan det övre svavlet och det nedre selenet landar utanför planet, och detta skapar ett elektriskt fält några nanometer bortom MoSSe, "Sa Jia. Det fältet interagerar med molekyler som kommer nära, öka deras vibrationsintensitet tillräckligt för att detekteras.
Forskarna noterade tester med MoSSe detekterade också molekyler av neurotransmittorn dopamin och att substratet bör vara anpassningsbart för att känna av andra molekyler.
Lou sa att det finns utrymme för förbättringar. "Vi tittar på hybrider av MoSSe med några metalliska nanopartiklar, och försöker också förbättra dipolstyrkan, " han sa.
