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佛山大學Wenjun Chen、Changjiu Teng、Shilong Zhao和中國科學院金屬研究所Hui-Ming Cheng課題組--用于亞原子摩爾傳感的二維MnPS3的機械化學活化
       分子檢測在生物傳感、食品安全、環境監測等方面具有重要意義。無等離子體表面增強拉曼散射(SERS)具有生物相容性好、機械穩定性好、成本低等優點,是一種很有發展前途的傳感技術,其超高的靈敏度是現實應用中迫切需要解決的問題。作為概念證明,我們報道了一種結合起皺和化學功能化的機械化學策略,以制備具有亞阿摩爾檢測限的基于2D MnPS3的無等離子體激元SERS平臺。具體而言,2D MnPS3中褶皺的形成使得該材料的SERS基底能夠檢測痕量亞甲基藍分子。實驗結果表明,褶皺結構有助于改善光-物質耦合。在此基礎上,用二氫組胺修飾已吸收亞甲基藍的起皺MnPS3可將檢測限進一步降低至10−19 M。因為二氫組胺分子中的氨基是交聯劑,可創建更多路徑以促進這些物質之間的電荷轉移。這為設計具有單分子水平靈敏度的SERS傳感器提供了指導。
 
 
圖1. 從(a)傳統的無等離子體SERS基底到(b)起皺和(c)化學功能化相結合的機械化學SERS平臺的演變過程示意圖演示。d二維MnPS3球棒模型俯視圖和(e)側視圖。f二維MnPS3帶皺紋的SEM圖像。濃度為10−6 M的MB分子在化學功能化前(g)平坦區、起皺區(h)和化學功能化后(i)的拉曼光譜。
 

圖2. 二維MnPS3薄片的AFM圖像。插圖是沿黃色虛線的薄片高度圖。b二維MnPS3的LFM圖像和(c)相應的FFT圖。d二維MnPS3的原子分辨HAADF-STEM圖像。表面空缺用黃色虛線圈表示。e(上)二維MnPS3的HAADF-STEM圖像,(下)表示空位的綠色虛線沿線的強度變化。f MnPS3、MB分子及其混合物的透射光譜。
 


圖3. 二維MnPS3中平行皺紋的制作原理圖。b皺紋的SEM圖像。c折皺中應變變化示意圖。
d從相同濃度溶液中吸收的MB分子在不同預應變和平區PDMS基底上制備的皺褶MnPS3區域的拉曼光譜。e平行褶皺的光學顯微鏡圖像,其中一條褶皺已經塌陷成褶皺。f基于1625 cm−1處峰值強度的拉曼圖,對應于(e). g MnPS3褶皺上MB分子在不同拉伸應變作用下的SERS譜圖。
 
 
圖4. 從不同濃度的體溶液中吸收的MB分子的SERS光譜。(b)暴露于激光輻射超過2小時和(c)在空氣中儲存50天后MB分子SERS光譜的穩定性。有(上)和沒有(下)MB和HD分子的MnPS3的S 2p XPS光譜。e含有MB和HD分子的二維MnPS3皺褶的AFM圖像,選擇其中三個位置收集(f)納米紅外光譜。g機械化學SERS平臺工作機理示意圖。h基于MnPS3的無等離子體SERS襯底、其他二維材料或異質結構、等離子體SERS襯底和其他小分子傳感器的性能比較。
 
        相關研究成果由佛山大學Wenjun Chen、Changjiu TengShilong Zhao和中國科學院金屬研究所Hui-Ming Cheng課題組2024年發表在ACS Sensors (鏈接:https://doi.org/10.1021/acssensors.4c01647)上。原文:Prototype Alarm Integrating Pulse-Driven Nitrogen Dioxide Sensor Based on Holey Graphene Oxide/In2O3

轉自《石墨烯研究》公眾號
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