Monocouche Janus MoSSe, un composé de molybdène, soufre et sélénium développés à l'Université Rice, est apte à détecter des biomolécules par spectroscopie Raman à surface améliorée. Sa nature non métallique aide en réduisant le bruit de fond dans le signal. Crédit :Lou Group/Rice University
Un sandwich au molybdène, le soufre et le sélénium s'avèrent délicieusement utiles pour la détection de biomolécules.
Des tests à la Brown School of Engineering de l'Université Rice d'un composé Janus bidimensionnel ont montré qu'il pourrait être une plate-forme efficace et universelle pour améliorer la détection de biomolécules via la spectroscopie Raman à surface améliorée (SERS).
L'utilisation de glucose pour tester le matériau a prouvé sa capacité à augmenter son facteur d'amélioration Raman de plus de 100, 000 fois, ce qui, selon les chercheurs, est comparable au facteur d'amélioration le plus élevé pour les substrats 2D.
SERS est une technique établie qui permet la détection et l'identification de petites concentrations de molécules - ou même de molécules uniques - qui se rapprochent ou adsorbées par des surfaces métalliques, y compris les nanoparticules. Il est souvent utilisé pour détecter des protéines à l'échelle nanométrique dans les fluides corporels, aider à détecter les maladies et à déterminer les traitements, et en analyse environnementale.
Mais les médias SERS métalliques provoquent souvent des réactions secondaires qui créent un bruit de fond. Le Janus MoSSe synthétisé chez Rice est non métallique. "Ce travail porte principalement sur la question de savoir si nous pouvons améliorer la force du signal des molécules cibles, ", a déclaré le scientifique des matériaux et chercheur principal Jun Lou. "Nous voulions savoir si nous pouvions le faire ressortir du bruit de fond."
Un modèle créé à l'Université Rice illustre la distribution des charges dans le glucose. La région bleu clair montre la distribution des nuages d'électrons dans une seule molécule de glucose. Les régions violettes montrent la redistribution drastique des charges lorsqu'elles sont ancrées à Janus MoSSE et détectées par spectroscopie Raman à surface améliorée. Crédit :Lou Group/Rice University
La réponse était clairement oui, comme Lou et son équipe l'ont rapporté dans Nanoéchelle .
Le MoSSe introduit par le laboratoire Lou en 2017 a été produit par dépôt chimique en phase vapeur. Le molybdène se trouve au milieu avec une couche de soufre d'un côté et une autre de sélénium de l'autre; d'où la caractérisation à deux faces de Janus.
Les différentes électronégativités de chaque couche en font une superstar du SERS, a déclaré l'auteur principal et ancien élève de Rice Shuai Jia, un ancien étudiant diplômé du laboratoire de Lou.
"Le dipôle créé entre le soufre supérieur et le sélénium inférieur atterrit hors du plan, et cela crée un champ électrique à quelques nanomètres au-delà du MoSSe, " dit Jia. Ce champ interagit avec des molécules qui se rapprochent, augmentant leur intensité vibratoire suffisamment pour être détectée.
Les chercheurs ont noté que les tests avec MoSSe ont également détecté des molécules du neurotransmetteur dopamine et que le substrat devrait être adaptable pour détecter d'autres molécules.
Lou a dit qu'il y avait place à amélioration. « Nous examinons des hybrides de MoSSe avec des nanoparticules métalliques, et essayer également d'améliorer la force du dipôle, " il a dit.
