9、过渡金属二硫属化物：超高灵敏度生物传感的新前沿

过渡金属二硫属化物：超高灵敏度生物传感的新前沿

1. 过渡金属二硫属化物（TMDC）的独特性质与应用潜力

过渡金属二硫属化物（TMDC）具有独特的晶体结构和物理性质，为生物传感领域带来了新的机遇。不同晶体取向的TMDC层有可能实现对谷极化光子特性的可控调制，进而基于新兴的谷电子学创造新的光电探测器和生物传感设备。

此外，范德华（vdW）异质结构的可扩展生产不需要复杂的外延工艺（如分子束外延，MBE）来创建具有低电荷陷阱密度的原子级尖锐异质结，避免了TMDC层之间晶体失配引起的高密度晶体缺陷。这种二维材料的独特结构特征为传感器设计者提供了前所未有的自由，可创建各种vdW异质结构（如超晶格和量子阱），并调节其光电特性，以制造各种生物和化学传感器。

MoS₂纳米结构与其他功能纳米结构（如金属纳米颗粒和石墨烯纳米片）结合，有望对周围介质的变化表现出显著的表面等离子体共振（SPR）响应。这种特性已被用于制造具有更高相位灵敏度的基于SPR的生物传感器。此外，一些涉及MoS₂的异质结结构表现出增强的化学发光（CL）激发特性，可用于开发新的光电化学生物传感器。

2. 基于TMDC的电子生物传感器

早期研究中，Wang等人和Sarkar等人报道了使用MoS₂层作为传感通道制造基于场效应晶体管（FET）的超高灵敏度生物传感器的工作。这些生物传感器能够定量检测一些与癌症相关的生物标志物分子、特定蛋白质以及分析物溶液的pH值，检测限（LOD）在100 - 400 fM范围内。

重要的是，基于TMDC的FET生物传感器在定量检测低丰度小分子蛋白质时，不需要将传感通道的横向尺寸缩小到纳米尺度就能达到fM级（甚至单分子级）的检测限。这意味着制造此