Дисульфид молибдена может использоваться для создания биосенсоров
 Спектры фотолюминесценции небольших фрагментов двумерного дисульфида молибдена. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Двумерный слой молибденита (дисульфида молибдена) представляет собой полупроводник с прямой запрещенной зоной. Чрезвычайно тонкие хлопья этого материала могут изготавливаться с использованием тех же методов жесткого пилинга, что на данный момент используются для получения фрагментов графена из кристалла графита. Подобные методики позволяют получить кусочки дисульфида молибдена размером 1-2 нм в ширину и 10 – 30 нм в длину.
Не так давно исследователи обнаружили, что двумерный дисульфид молибдена в результате оптического возбуждения может излучать свет. Материал начинает проявлять фотолюминесцентные свойства, благодаря гибридизации атомных орбиталей молекул молибдена и серы, когда толщина кристалла уменьшается. За счет этой особенности, когда толщина материала сводится к одному молекулярному слою, дисульфид молибдена превращается из полупроводника с обратной запрещенной зоной в полупроводник с прямой запрещенной зоной, и эта трансформация усиливает излучаемый в результате фотолюминесценции свет.
Совместная группа ученых из RMIT University (Австралия) и MIT (США) в своей последней работе использовала фотолюминесцентные свойства двумерного слоя дисульфида молибдена, чтобы создать на основе двумерных фрагментов дисульфида молибдена новый тип биосенсоров. Команда обнаружила: когда ионы калия и, к примеру, водорода высвобождаются из клеток и ферментов, они встают (интеркалируют) между отдельными слоями дисульфида молибдена. Контролируя эти изменения оптически (за счет описанной выше фотолюминесценции), можно изучать особенности ионного обмена, к примеру, в клетках дрожжей. В приведенном примере при повышении концентрации ионов калия в окружающем пространстве фотолюминесценция дисульфида молибдена постепенно исчезает. Таким же методом можно обнаруживать в растворе присутствие глюкозы. При повышении концентрации молекул глюкозы вокруг биосенсора на основе дисульфида молибдена, фотолюминесценция будет уменьшаться.
В перспективе ученые планируют использовать обнаруженные ими особенности фотолюминесценции для мониторинга ионного обмена в живых клетках, который необходим для понимания фундаментальных биологических процессов. Как известно, ионы водорода, лития, натрия и калия имеют жизненно важное значение для многих биологических процессов, в частности, для передачи нервных импульсов, регулирования объема жидкости в организме, сердечной деятельности и определения метаболических функций. Новая исследовательская методика позволит узнать больше об этих процессах.
В ближайшее время команда планирует сосредоточиться на интеграции разработанных двумерных биодатчиков с технологиями микро- и нанофлюидики, чтобы создать практичные и простые в использовании системы биодатчиков.
Подробные результаты текущей работы опубликованы в журнале Nano Letters.
Также по теме:
- Транзисторы на основе нанотрубок помогают обнаруживать болезнь Лайма
- Оптические химические сенсоры
- Новый рекорд подвижности зарядов в двумерных пленках дисульфида молибдена
- Треугольгики из дисульфида вольфрама излучают свет
- Монослой диселенида молибдена позволит повысить эффективность солнечных батарей
Источники: