二维纳米三明治可用于检测生物分子

莱斯大学开发的单层Janus MoSSe是钼，硫和硒的化合物，擅长通过表面增强拉曼光谱检测生物分子。它的非金属特性有助于减少信号中的背景噪声。

莱斯大学的工程师将2D“三明治”用于表面增强拉曼光谱。

钼，硫和硒的三明治对于检测生物分子非常有用。

赖斯大学布朗工程学院对二维Janus化合物的测试表明，它可能是一种有效的通用平台，可通过表面增强拉曼光谱（SERS）改进对生物分子的检测。

用葡萄糖测试该材料证明了其拉曼增强因子增强能力超过100,000倍，研究人员说，这与2D基材报道的最高增强因子相当。

SERS是一项成熟的技术，能够检测和识别与金属表面（包括纳米颗粒）接近或吸附的小分子浓度的分子，甚至是单分子。它通常用于检测体液中的纳米级蛋白质，有助于检测疾病和确定治疗方法以及进行环境分析。

莱斯大学创建的模型说明了葡萄糖中的电荷分布。浅蓝色区域显示单个葡萄糖分子中的电子云分布。紫色区域在锚定至Janus MoSSE并通过表面增强拉曼光谱检测时显示出剧烈的电荷重新分布。

但是金属的SERS介质经常会引起产生背景噪音的副反应。Rice合成的Janus MoSSe是非金属的。材料科学家兼首席研究员Jun Lou说：“这项工作主要解决了我们是否可以增强目标分子的信号强度。”“我们想知道是否可以使其脱离背景噪音。”

正如Lou和他的团队在Nanoscale上报道的那样，答案显然是肯定的。

Lou实验室于2017年推出的MoSSe是通过化学气相沉积生产的。钼位于中间，一侧有一层硫，另一侧有硒。因此具有两面性的Janus表征。

主要作者和娄实验室的研究生莱斯·校友舒佳说，每一层的不同电负性使其成为SERS的超级巨星。

贾说：“在顶部硫和底部硒之间产生的偶极落在平面外，这会在MoSSe上方几纳米处产生电场。”该场与附近的分子相互作用，从而增强了足以被检测到的振动强度。

研究人员指出，用MoSSe进行的测试还检测到了神经递质多巴胺的分子，因此底物应适合感知其他分子。

娄说，还有改进的空间。他说：“我们正在研究MoSSe与一些金属纳米颗粒的杂化物，并试图增强偶极强度。”

参考：贾帅，Arkamita Bandyopadhyay，Hemant Kumar，张静，王卫鹏，翟天舒，Vivek B. Shenoy和Jun Lou于2020年4月16日发表于Nanoscale.DOI的“通过单层Janus过渡金属二硫化氢表面增强拉曼散射的生物分子传感” ：
10.1039 / D0NR00300J

该论文的共同作者是莱斯大学的博士后研究员张静和王维鹏和翟田树博士，以及博士后研究员Arkamita Bandyopadhyay和Hemant Kumar和Vivek Shenoy，爱德华多·D·格兰特总统材料科学与工程学，机械工程学的杰出教授。和宾夕法尼亚大学的应用力学和生物工程学。娄是材料科学，纳米工程和化学教授。

韦尔奇基金会和美国国家科学基金会为这项研究提供了支持。