【儀表網 研發(fā)快訊】 如何讓表面增強拉曼散射(SERS)同時具備高靈敏度和分子識別能力？近期，清華大學深圳國際研究生院副教授雷鈺團隊與合作者給出了一條新路徑，即利用莫爾化學策略，通過精準調控雙層二硫化鉬(MoS2)的層間扭轉角，構建出一個兼具超靈敏檢測與分子篩選功能的傳感平臺。
 

　　莫爾化學的核心在于層間轉角。當兩層二維材料以特定角度堆疊時，會形成周期性的莫爾超晶格，這種實空間中的勢能條紋能用于調控分子吸附、電荷轉移和局域限域效應。此前該領域多聚焦于電子能帶改性，而對分子選擇性識別的連續(xù)調控尚待系統探索。此次研究中，研究團隊將扭轉角作為核心調控參數，發(fā)現不同分子對轉角的響應有明顯差異：羅丹明6G(R6G)在10°和50°的樣品上響應最強，而亞甲基藍(MB)則在15°和45°時表現最佳，這種規(guī)律的轉角依賴性，在實驗中清晰地展示了莫爾超晶格對分子種類的識別能力。
 

　　為了進一步提升捕獲效率，研究團隊在上層MoS2中引入空氣等離子體處理，制造出延展空位。結合原子級成像與理論計算，該團隊揭示出莫爾勢阱的演變過程：本征AA堆垛區(qū)域約提供54 meV的吸附能，而空位的引入使勢阱加深至238 meV，相當于為芳香族分子提供了強吸附區(qū)域。結合分子限域，再配合與分子能級匹配的共振拉曼激發(fā)，三重機制協同作用，分別在不同轉角下將R6G和MB的檢測下限推至1×10-20M，實現了單分子水平的選擇性檢測。
 

　　這項工作將莫爾化學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)測等提供了一個可設計、可擴展的材料平臺。
 

　　相關成果以“在扭轉雙層二硫化鉬(MoS?)中構筑莫爾勢能以實現選擇性單分子傳感”(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深圳國際研究生院副教授雷鈺、李佳和美國賓夕法尼亞州立大學教授毛里西奧·特羅內斯(Mauricio Terrones)；清華大學深圳國際研究生院2025級材料科學工程專業(yè)博士生趙明闖、2023級材料科學工程專業(yè)博士生何浩琦和2026屆材料科學工程專業(yè)博士畢業(yè)生王志杰為共同第一作者。
 

　　研究得到國家重點研發(fā)計劃、深圳市科技計劃和國家自然科學基金的支持。
 

　　引用：深圳國際研究生院雷鈺、李佳團隊合作利用二維材料摩爾勢阱實現單分子選擇性識別-清華大學【引用時間：2026年9月15日】