澳洲與美國研究人員發現二硫化鉬(MoS2)能用來製作生物感應器。這種二維材料可以藉由觀察其光致發光(photoluminescence, PL)現象的改變，來偵測溶液中的葡萄糖，或以光學方式辨別酵母細胞中的離子交換。 單層MoS2(molybdenite，又名輝鉬礦)為直接能隙半導體。超薄的MoS2片可以透過溶液剝離法(liquid exfoliation)製造出，其厚度僅有1–2 nm，寬度則在10–30 nm之間。近來研究人員發現當2D MoS2受到光激發後，會產生光致發光現象。這是因為當此材料厚度縮減時，硫原子的pz軌域會與鉬原子d軌域混成，尤其當厚度降低至僅有單層時，此材料會從間接能隙半導體轉變成直接能隙半導體，使發光現象更為顯著。 由Kourosh Kalantar-Zadeh領導的墨爾本皇家理工大學(RMIT)及麻省理工學院(MIT)研究團隊最近利用2D MoS2的光致發光現象來製作生物感應器。他們發現細胞和酵素所釋放出的氫離子和鉀離子會影響MoS2的光致發光，因此可藉由監控此光致發光的改變，進行光學辨別酵母細胞中的離子交換，以及偵測溶液中的葡萄糖。 研究人員發現當環境中的葡萄糖濃度增加時，此2D MoS2-葡萄糖氧化酵素的發光現象便會減弱。同樣地，當酵母細胞釋出鉀離子時，2D MoS2-活酵母細胞系統的光致發光亦會降低。Kalantar-Zadeh認為，這種離子引發的光致發光改變可應用於監控活體細胞內的離子交換，並且有助於更佳瞭解一些基本的生物過程。譬如，氫、鋰、鈉和鉀等離子在生物過程中非常重要，譬如神經傳遞、調節體液、心臟活動和某些代謝功能等。 此研究團隊目前計畫整合微/奈米流體(micro/nanofluidic)技術與2D MoS2，以便製作更為簡單實用的生物感應系統。詳見Nano Letters | DOI:10.1021/nl4042356。 |