Diagramme schématique de l'effet d'amélioration SERS de la membrane filtrante flexible bidimensionnelle à base de carbure de vanadium MXène fourni par l'Université de technologie d'Anhui
Surface enhanced Raman scattering, as a surface spectral analysis technique with high sensitivity, molecular fingerprint recognition, and rapid non-destructive measurement, has increased detection sensitivity by over a million times and has been widely applied in fields such as life sciences, physics, chemistry, materials science, geology, archaeology, and art identification.
Par exemple, l’application de la technologie SERS à la détection des matières expirées par le patient, du sérum et de l’acide désoxyribonucléique fournit un outil analytique puissant pour le diagnostic précoce de la maladie des patients ; l'appliquer à la microdétection des microplastiques marins, des gaz toxiques et nocifs dans l'atmosphère, des polluants organiques dans les plans d'eau et des métaux lourds dans le sol pour surveiller les substances nocives dans l'environnement ; et également parvenir à la détection de substances explosives qui constituent une menace pour la sécurité publique et la présence de toxines dans les fluides corporels et les cheveux des consommateurs de drogues présumés. Inspection rapide des substances de qualité, a présenté Lan Leilei au China Science Daily.
Ces dernières années, certains matériaux MXenes ont montré une activité SERS significative, ouvrant de nouvelles perspectives de développement de matériaux actifs SERS. Mais son goulot d’étranglement réside dans une sensibilité insuffisante, qui ne peut pas répondre aux besoins pratiques des applications. Par conséquent, pousser la sensibilité des matériaux MXene à un niveau plus élevé reste un défi.
Dans cette étude, Lan Lei et al. a proposé une nouvelle stratégie d'amélioration en combinant le recadrage bidimensionnel et l'enrichissement moléculaire pour concevoir des substrats SERS flexibles et très sensibles à base de MXène, et a préparé avec succès deux types de matériaux MXènes bidimensionnels en carbure de vanadium.
"Nous avons constaté que par rapport au matériau MXène en vrac, l'adaptation bidimensionnelle donne aux MXènes de carbure de vanadium une densité d'états plus riche proche du niveau de Fermi, favorise le transfert de charge photoinduit et augmente la sensibilité de détection jusqu'à deux ordres de grandeur", a déclaré Lan. Lei.
En outre, les chercheurs ont utilisé une méthode d'enrichissement moléculaire qui a permis d'obtenir un enrichissement moléculaire ultra rapide en 2 minutes, un taux de rétention de polymère ultra-élevé et une limite de détection inférieure, ce qui a permis une détection SERS ultra sensible.
Cette recherche contribue à concevoir et à développer de nouveaux substrats SERS hautes performances à base de MXène, qui peuvent être utilisés dans des domaines tels que la sécurité alimentaire, le diagnostic de maladies, la lutte contre le terrorisme et la recherche d'explosifs, l'inspection des médicaments, la surveillance environnementale et la détection de virus.
Le critique estime que la combinaison par l'auteur d'une stratégie de culture bidimensionnelle et d'un effet d'enrichissement moléculaire constitue un travail de recherche intéressant. L'effet d'amélioration SERS du nouveau substrat en carbure de vanadium est significatif, le V4C3 étant le substrat SERS qui n'a pas été signalé auparavant. Le concept d’enrichissement des analytes par simple filtration constitue une stratégie efficace pour obtenir une détection SERS ultra sensible.
