El sándwich 2D ve las moléculas con claridad
Los investigadores adaptan el "sándwich" 2D para la espectroscopia Raman mejorada en la superficie.
Un sándwich de molibdeno, azufre y selenio resulta ser deliciosamente útil para detectar biomoléculas.
Un modelo creado en la Universidad de Rice ilustra la distribución de la carga en la glucosa. La región azul claro muestra la distribución de la nube de electrones en una sola molécula de glucosa. Las regiones púrpuras muestran la drástica redistribución de la carga cuando se anclan a Janus MoSSE y se detectan mediante la espectroscopia Raman mejorada en la superficie.
Lou Group/Rice University
Las pruebas realizadas en la Escuela de Ingeniería Brown de la Universidad Rice sobre un compuesto bidimensional de Janus mostraron que podría ser una plataforma efectiva y universal para mejorar la detección de biomoléculas a través de la espectroscopia Raman mejorada en la superficie (SERS).
El uso de la glucosa para probar el material demostró su capacidad para aumentar su factor de mejora Raman en más de 100.000 veces, lo cual, según los investigadores, es comparable al factor de mejora más alto reportado para los sustratos 2D.
SERS es una técnica establecida que permite la detección e identificación de pequeñas concentraciones de moléculas - o incluso moléculas individuales - que se acercan o son absorbidas por superficies metálicas, incluyendo nanopartículas. A menudo se utiliza para detectar proteínas a nanoescala en los fluidos corporales, ayudando a detectar enfermedades y determinar tratamientos, y en análisis ambientales.
Pero los medios metálicos de SERS a menudo provocan reacciones laterales que crean ruido de fondo. El Janus MoSSe sintetizado en Rice no es metálico. "Este trabajo trata principalmente sobre si podemos mejorar la fuerza de la señal de las moléculas objetivo", dijo el científico de materiales e investigador principal Jun Lou. "Queríamos saber si podíamos hacer que se destacara del ruido de fondo".
La respuesta fue claramente afirmativa, como informaron Lou y su equipo en Nanoescala.
El MoSSe introducido por el laboratorio de Lou en 2017 fue producido por deposición de vapor químico. El molibdeno se encuentra en el centro con una capa de azufre en un lado y otra de selenio en el otro; de ahí la caracterización de dos caras de Janus.
Las diferentes electronegatividades de cada capa la convierten en una superestrella de SERS, dijo el autor principal y ex-alumno de Rice Shuai Jia, un ex-alumno graduado en el laboratorio de Lou.
"El dipolo creado entre el azufre superior y el selenio inferior aterriza fuera del plano, y esto crea un campo eléctrico unos pocos nanómetros más allá del MOSE", dijo Jia. Ese campo interactúa con las moléculas que se acercan, aumentando su intensidad vibratoria lo suficiente como para ser detectado.
Los investigadores notaron que las pruebas con MoSSe también detectaron moléculas del neurotransmisor dopamina y que el sustrato debería ser adaptable para detectar otras moléculas.
Lou dijo que hay espacio para mejorar. "Estamos buscando híbridos de MoSSe con algunas nanopartículas metálicas, y también tratando de mejorar la fuerza del dipolo", dijo.
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