单层Janus MoSSe是莱斯大学开发的钼、硫和硒化合物，擅长通过表面增强拉曼光谱检测生物分子。它的非金属性质有助于减少信号中的背景噪声。图片来源:Lou Group/Rice University

　　莱斯大学的工程师将2D“三明治”应用于表面增强拉曼光谱。

　　钼、硫和硒的三明治在检测生物分子方面非常有用。

　　莱斯大学布朗工程学院对一种二维Janus化合物的测试表明，它可以成为一种有效的通用平台，通过表面增强拉曼光谱(SERS)来改善对生物分子的检测。

　　使用葡萄糖来测试材料证明了其将拉曼增强因子提高10万倍以上的能力，研究人员表示，这与报道中对2D基底的最高增强因子相当。

　　SERS是一种成熟的技术，能够检测和识别小浓度的分子，甚至是单个分子，这些分子靠近或被金属表面(包括纳米颗粒)吸附。它经常被用于检测体液中的纳米级蛋白质，帮助检测疾病和确定治疗方法，以及环境分析。

　　莱斯大学创建的一个模型说明了葡萄糖中的电荷分布。浅蓝色区域显示了单个葡萄糖分子中的电子云分布。紫色区域显示了锚定在Janus MoSSE上的剧烈电荷再分配，并通过表面增强拉曼光谱检测到。图片来源:Lou Group/Rice University

　　但金属SERS介质往往会引发产生背景噪声的副反应。水稻合成的Janus MoSSe是非金属物质。“这项工作主要是解决我们是否可以增强目标分子的信号强度，”材料科学家和首席研究员娄军说。“我们想知道能否让它从背景噪音中脱颖而出。”

　　答案显然是肯定的，正如Lou和他的团队在《纳米尺度》杂志上报告的那样。

　　楼实验室于2017年引进的MoSSe是用化学气相沉积法生产的。钼位于中间，一面是一层硫，另一面是一层硒;因此有了双面人的描述。

　　每一层的不同电负性使其成为SERS超级巨星，该研究的主要作者、莱斯大学的校友贾帅(音译)说，他曾是楼的实验室的研究生。

　　贾说:“在顶部的硫和底部的硒之间产生的偶极子落在平面外，这就产生了一个比MoSSe高出几纳米的电场。”磁场与靠近的分子相互作用，增强它们的振动强度，足以被探测到。

　　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，这种底物应该能够感知其他分子。

　　卢说还有改进的空间。他说:“我们正在研究MoSSe与一些金属纳米颗粒的混合，并试图增强偶极子强度。”

　　参考文献:贾帅，Arkamita Bandyopadhyay, Hemant Kumar，张静，王伟鹏，翟天舒，Vivek B. Shenoy和楼俊，“通过表面增强的表面拉曼散射对单层Janus过渡金属二氟族化合物的生物分子传感”，2020年4月16日，Nanoscale。DOI: 10.1039 / D0NR00300J

　　该论文的共同作者是博士后研究员张静、王伟鹏和Rice的研究生翟天树，以及博士后研究员Arkamita Bandyopadhyay、Hemant Kumar和Vivek Shenoy，宾夕法尼亚大学Eduardo D. Glandt校长材料科学与工程、机械工程和应用力学以及生物工程的特聘教授。卢是材料科学、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支持这项研究。