【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】 如何讓表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)同時(shí)具備高靈敏度和分子識(shí)別能力？近期，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授雷鈺團(tuán)隊(duì)與合作者給出了一條新路徑，即利用莫爾化學(xué)策略，通過精準(zhǔn)調(diào)控雙層二硫化鉬(MoS2)的層間扭轉(zhuǎn)角，構(gòu)建出一個(gè)兼具超靈敏檢測(cè)與分子篩選功能的傳感平臺(tái)。
 

　　莫爾化學(xué)的核心在于層間轉(zhuǎn)角。當(dāng)兩層二維材料以特定角度堆疊時(shí)，會(huì)形成周期性的莫爾超晶格，這種實(shí)空間中的勢(shì)能條紋能用于調(diào)控分子吸附、電荷轉(zhuǎn)移和局域限域效應(yīng)。此前該領(lǐng)域多聚焦于電子能帶改性，而對(duì)分子選擇性識(shí)別的連續(xù)調(diào)控尚待系統(tǒng)探索。此次研究中，研究團(tuán)隊(duì)將扭轉(zhuǎn)角作為核心調(diào)控參數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同分子對(duì)轉(zhuǎn)角的響應(yīng)有明顯差異：羅丹明6G(R6G)在10°和50°的樣品上響應(yīng)最強(qiáng)，而亞甲基藍(lán)(MB)則在15°和45°時(shí)表現(xiàn)最佳，這種規(guī)律的轉(zhuǎn)角依賴性，在實(shí)驗(yàn)中清晰地展示了莫爾超晶格對(duì)分子種類的識(shí)別能力。
 

　　為了進(jìn)一步提升捕獲效率，研究團(tuán)隊(duì)在上層MoS2中引入空氣等離子體處理，制造出延展空位。結(jié)合原子級(jí)成像與理論計(jì)算，該團(tuán)隊(duì)揭示出莫爾勢(shì)阱的演變過程：本征AA堆垛區(qū)域約提供54 meV的吸附能，而空位的引入使勢(shì)阱加深至238 meV，相當(dāng)于為芳香族分子提供了強(qiáng)吸附區(qū)域。結(jié)合分子限域，再配合與分子能級(jí)匹配的共振拉曼激發(fā)，三重機(jī)制協(xié)同作用，分別在不同轉(zhuǎn)角下將R6G和MB的檢測(cè)下限推至1×10-20M，實(shí)現(xiàn)了單分子水平的選擇性檢測(cè)。
 

　　這項(xiàng)工作將莫爾化學(xué)從能帶工程引向分子傳感工程，為疾病早期診斷、痕量分子監(jiān)測(cè)等提供了一個(gè)可設(shè)計(jì)、可擴(kuò)展的材料平臺(tái)。
 

　　相關(guān)成果以“在扭轉(zhuǎn)雙層二硫化鉬(MoS?)中構(gòu)筑莫爾勢(shì)能以實(shí)現(xiàn)選擇性單分子傳感”(Engineering moiré potentials in twisted bilayer MoS2for selective single-molecule sensing)為題，于9月1日發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications)。
 

　　論文共同通訊作者為清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授雷鈺、李佳和美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)教授毛里西奧·特羅內(nèi)斯(Mauricio Terrones)；清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2025級(jí)材料科學(xué)工程專業(yè)博士生趙明闖、2023級(jí)材料科學(xué)工程專業(yè)博士生何浩琦和2026屆材料科學(xué)工程專業(yè)博士畢業(yè)生王志杰為共同第一作者。
 

　　研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市科技計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
 

　　引用：深圳國(guó)際研究生院雷鈺、李佳團(tuán)隊(duì)合作利用二維材料摩爾勢(shì)阱實(shí)現(xiàn)單分子選擇性識(shí)別-清華大學(xué)【引用時(shí)間：2026年9月15日】