Molekul

Melihat jelas molekul dengan Sandwich 2D

Monolayer Janus MoSSe, senyawa molibdenum, belerang, dan selenium yang dikembangkan di Rice University, mampu mendeteksi biomolekul melalui surface-enhanced Raman spectroscopy. Sifatnya yang bukan logam membantu mengurangi background noise pada sinyal. © Lou Group

Sandwich molibdenum, belerang, dan selenium ternyata sangat berguna untuk mendeteksi biomolekul.

Ujicoba di Brown School of Engineering dari senyawa Janus dua dimensi Rice University menunjukkan ini bisa menjadi media yang efektif dan universal untuk meningkatkan deteksi biomolekul melalui surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS).

Menggunakan glukosa untuk menguji material membuktikan kemampuannya untuk meningkatkan faktor peningkatan Raman lebih dari 100.000 kali, yang menurut para peneliti sebanding dengan faktor peningkatan tertinggi yang dilaporkan untuk substrat 2D.

SERS merupakan teknik yang memungkinkan deteksi dan identifikasi konsentrasi kecil molekul – atau bahkan molekul tunggal – yang mendekati atau diadsorpsi oleh permukaan logam, termasuk nanopartikel. Sering digunakan untuk mendeteksi protein skala nano dalam cairan tubuh, membantu mendeteksi penyakit dan menentukan perawatan, serta analisis lingkungan.

Tetapi media SERS logam sering memicu reaksi samping yang menciptakan background noise. Janus MoSSe yang disintesis di Rice bukanlah logam.

Pekerjaan ini terutama membahas apakah kita dapat meningkatkan kekuatan sinyal molekul target,” ucap material scientist dan peneliti utama Jun Lou. “Kami ingin tahu apakah kami bisa membuatnya menonjol dari background noise.”

Jawabannya jelas ya, seperti yang dilaporkan Lou dan timnya di Nanoscale.

MoSSe diperkenalkan oleh lab Lou pada 2017 diproduksi oleh deposisi uap kimia. Molibdenum berada di tengah dengan lapisan belerang di satu sisi dan selenium di sisi lainnya; karenanya karakterisasi Janus berwajah dua.

Keelektronegatifan yang berbeda pada setiap lapisan menjadikannya superstar SERS, ujar penulis utama dan alumnus Rice Shuai Jia, mantan mahasiswa pascasarjana di lab Lou.

A model created at Rice University illustrates charge distribution in glucose. The light blue region shows the electron cloud distribution in a single glucose molecule. The purple regions show the drastic charge redistribution when anchored to Janus MoSSE and detected via surface-enhanced Raman spectroscopy. (Credit: Lou Group/Rice University)
Model yang dibuat di University of Pennsylvania menggambarkan distribusi muatan dalam glukosa. Wilayah biru muda menunjukkan distribusi awan elektron dalam molekul glukosa tunggal. Daerah ungu menunjukkan redistribusi muatan drastis ketika ditambatkan ke Janus MoSSE dan dideteksi melalui surface-enhanced Raman spectroscopy. © Grup Shenoy / Universitas Pennsylvania

Dipol dibuat antara sulfur atas dan area selenium bawah di luar bidang, dan ini menciptakan medan listrik beberapa nanometer di luar MoSSe, ” jelas Jia. Medan itu berinteraksi dengan molekul-molekul yang mendekat, meningkatkan intensitas getarannya cukup untuk dideteksi.

Para peneliti mencatat tes dengan MoSSe juga mendeteksi molekul neurotransmitter dopamin dan bahwa substrat harus dapat diadaptasi untuk merasakan molekul lain.

Lou mengatakan ada ruang untuk perbaikan. “Kami sedang melihat hibrida dari MoSSe dengan beberapa metallic nanoparticles, dan juga mencoba untuk meningkatkan kekuatan dipol,” ucapnya.

Penelitian ini didukung oleh The Welch Foundation dan National Science Foundation

Jurnal Referensi:

Shuai Jia, Arkamita Bandyopadhyay, Hemant Kumar, Jing Zhang, Weipeng Wang, Tianshu Zhai, Vivek B. Shenoy, Jun Lou. Biomolecular sensing by surface-enhanced Raman scattering of monolayer Janus transition metal dichalcogenideNanoscale, 2020; DOI: 10.1039/D0NR00300J

Tautan ke artikel asli: 2D sandwich sees molecules with clarity / Rice University

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.