表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）是一種高靈敏度和特異性的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析、食品安全、醫(yī)學(xué)診斷和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。近年來(lái)，二維材料如石墨烯、過(guò)渡金屬二硫化物等，因其原子級(jí)平整的表面、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和可調(diào)節(jié)的電子結(jié)構(gòu)，成為備受關(guān)注的非貴金屬SERS基底。然而，二維材料表面具有惰性，導(dǎo)致分子吸附能力受限，影響了其作為SERS基底的性能。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院材料研究院副教授雷鈺團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種等離子體處理二維材料引入缺陷的通用方法，相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)等離子體處理在單層二硫化鎢中引入納米孔，顯著增強(qiáng)分子的吸附能力。同時(shí)，納米孔濃度的變化引起了單層二硫化鎢的光致發(fā)光光譜從紅移向藍(lán)移轉(zhuǎn)變，藍(lán)移的單層二硫化鎢與待測(cè)分子形成了更好的帶隙匹配，極大地提高了電荷轉(zhuǎn)移效率，實(shí)現(xiàn)了更低濃度的分子檢測(cè)。
研究團(tuán)隊(duì)利用SERS成像，直接觀(guān)察到了分子的吸附位點(diǎn)，證實(shí)納米孔作為活性位點(diǎn)的作用。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)字化定量方法，盡管在分子濃度較低時(shí)拉曼信號(hào)強(qiáng)度基本不變，他們也能通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)到分子信號(hào)的概率，實(shí)現(xiàn)低濃度下的分子定量檢測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)1×10-20摩爾的羅丹明B單分子的檢測(cè)。
此外，藍(lán)移單層二硫化鎢在檢測(cè)多種染料分子和蛋白質(zhì)方面表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景，為開(kāi)發(fā)超靈敏二維SERS基底提供了一種開(kāi)創(chuàng)性的方法，提升了對(duì)二維材料上SERS機(jī)制的理解。
相關(guān)論文信息：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.ady2148
編輯：李華山
