一種等離子處理二維材料引入缺陷的通用方法獲揭示

表面增強拉曼散射（SERS）是一種高靈敏度和特異性的技術，廣泛應用于化學分析、食品安全、醫學診斷和環境科學等領域。近年來，二維材料如石墨烯、過渡金屬二硫化物等，因其原子級平整的表面、良好的化學穩定性和可調節的電子結構，成為備受關注的非貴金屬SERS基底。然而，二維材料表面具有惰性，導致分子吸附能力受限，影響了其作為SERS基底的性能。

近日，清華大學深圳國際研究生院材料研究院副教授雷鈺團隊開發了一種等離子體處理二維材料引入缺陷的通用方法，相關研究成果發表于《科學進展》。研究團隊通過等離子體處理在單層二硫化鎢中引入納米孔，顯著增強分子的吸附能力。同時，納米孔濃度的變化引起了單層二硫化鎢的光致發光光譜從紅移向藍移轉變，藍移的單層二硫化鎢與待測分子形成了更好的帶隙匹配，極大地提高了電荷轉移效率，實現了更低濃度的分子檢測。

研究團隊利用SERS成像，直接觀察到了分子的吸附位點，證實納米孔作為活性位點的作用。此外，研究團隊通過數字化定量方法，盡管在分子濃度較低時拉曼信號強度基本不變，他們也能通過統計檢測到分子信號的概率，實現低濃度下的分子定量檢測，最終實現1×10^-20摩爾的羅丹明B單分子的檢測。

此外，藍移單層二硫化鎢在檢測多種染料分子和蛋白質方面表現出廣泛的應用前景，為開發超靈敏二維SERS基底提供了一種開創性的方法，提升了對二維材料上SERS機制的理解。

相關論文信息：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.ady2148