Giano monostrato MoSSe, un composto di molibdeno, zolfo e selenio sviluppati alla Rice University, è abile nel rilevare le biomolecole tramite la spettroscopia Raman potenziata in superficie. La sua natura non metallica aiuta a ridurre il rumore di fondo nel segnale. Credito:Lou Group/Rice University
Un panino al molibdeno, lo zolfo e il selenio si rivelano deliziosamente utili per rilevare le biomolecole.
I test presso la Brown School of Engineering della Rice University di un composto Janus bidimensionale hanno mostrato che potrebbe essere una piattaforma efficace e universale per migliorare il rilevamento di biomolecole tramite la spettroscopia Raman (SERS) potenziata in superficie.
L'uso del glucosio per testare il materiale ha dimostrato la sua capacità di aumentare il suo fattore di potenziamento Raman di oltre 100, 000 volte, che secondo i ricercatori è paragonabile al fattore di miglioramento più alto segnalato per i substrati 2-D.
SERS è una tecnica consolidata che consente di rilevare e identificare piccole concentrazioni di molecole, o anche singole molecole, che si avvicinano o vengono adsorbite da superfici metalliche, comprese le nanoparticelle. Viene spesso utilizzato per rilevare proteine su scala nanometrica nei fluidi corporei, aiutando a rilevare le malattie e determinare i trattamenti, e nell'analisi ambientale.
Ma i supporti SERS metallici spesso provocano reazioni collaterali che creano rumore di fondo. Janus MoSSe sintetizzato alla Rice non è metallico. "Questo lavoro riguarda principalmente se possiamo migliorare la forza del segnale delle molecole bersaglio, " ha detto lo scienziato dei materiali e ricercatore principale Jun Lou. "Volevamo sapere se potevamo farlo risaltare dal rumore di fondo".
Un modello creato alla Rice University illustra la distribuzione della carica nel glucosio. La regione azzurra mostra la distribuzione della nuvola di elettroni in una singola molecola di glucosio. Le regioni viola mostrano la drastica ridistribuzione della carica quando sono ancorate a Janus MoSSE e rilevate tramite spettroscopia Raman potenziata in superficie. Credito:Lou Group/Rice University
La risposta è stata chiaramente sì, come riportato da Lou e dal suo team in Nanoscala .
Il MoSSe introdotto dal laboratorio Lou nel 2017 è stato prodotto mediante deposizione chimica da vapore. Il molibdeno si trova nel mezzo con uno strato di zolfo da un lato e un altro di selenio dall'altro; da qui la caratterizzazione di Giano bifronte.
Le diverse elettronegatività di ogni strato lo rendono una superstar SERS, ha detto l'autore principale e alunno di Rice Shuai Jia, un ex studente laureato nel laboratorio di Lou.
"Il dipolo creato tra lo zolfo superiore e il selenio inferiore atterra fuori piano, e questo crea un campo elettrico a pochi nanometri oltre il MoSSe, " disse Jia. Quel campo interagisce con le molecole che si avvicinano, aumentando la loro intensità vibrazionale abbastanza da essere rilevata.
I ricercatori hanno notato che i test con MoSSe hanno anche rilevato molecole del neurotrasmettitore dopamina e che il substrato dovrebbe essere adattabile per rilevare altre molecole.
Lou ha detto che c'è spazio per miglioramenti. "Stiamo guardando ibridi di MoSSe con alcune nanoparticelle metalliche, e anche cercando di aumentare la forza del dipolo, " Egli ha detto.
