通过热点的调控能够显著提高表面增强Raman效应，实现超敏感、可循环的分子检测。但是，目前在大体积基底上特定位置和结构SERS活性位点的控制和产生具有非常高的难度。伦斯勒理工学院Nikhil Koratkar、印度纳米科学技术研究所Shankar Hazra等通过在单层MoS₂上通过低能量聚焦激光（low-power focused laser-cutting）人为制作边缘缺陷位点，作者发现通过将Au纳米粒子滴加负载方法处理，Au纳米粒子会富集在MoS₂单层纳米片的边缘位点上。DFT密度泛函理论结果显示，Au纳米粒子和MoS₂材料的边缘之间强悬挂键作用，在这些位点附近造成较强的plasmonic效应，形成了Raman热点。并且这种热电只能在边缘附近存在，在MoS₂其他位置没有这种热点。作者使用罗丹明B分子测试了SERS效应，发现了~10⁴的Raman信号提升，通过这种方法实现了对低至~10^-10 M浓度的分子进行检测。作者报道的这种激光刻蚀方法有效的实现了在MoS₂上制备Raman热点，并且这种策略对其他二维材料中同样有类似作用。

本文要点：

（1）单层MoS₂制备。通过CVD方法在SiO₂/Si基底上生长MoS₂，得到的MoS₂大小达到~18 μm²，并且MoS₂均匀且没有褶皱或破裂。AFM测试发现MoS₂的厚度为~0.8 nm，Raman测试结果显示在~383.1 cm^-1和~402.1 cm^-1处有峰，面内和面外振动频率差值为~19 cm^-1，验证了MoS₂为单层。随后使用~6.95 mW的激光对材料进行刻蚀，Raman测试结果发现材料的峰没有明显变化，说明晶体结构没有明显改变，通过显微镜观测到深色的空区域说明该部分的MoS₂被刻蚀。

（2）对罗丹明B的SERS测试。~6 μL 10 nM RhB溶液滴加到MoS₂@AuNP上，在真空氛围中干燥，通过532 nm ~1 mW激光测试拉曼信号。结果显示拉曼信号在刻蚀边缘位点上有较强的RhB分子信号。1196 cm^-1和1361 cm^-1处有分子中C-C键的峰，1289 cm^-1有C-H振动的峰，1650 cm^-1有C-C和C=C振动的峰。对刻蚀位点附近的完整区域的Raman信号进行对比测试，结果显示在边缘刻蚀位点上信号才会发生明显增加。对不同浓度的RhB分子的Raman信号进行表征，发现在0.01 nM~1000 nM范围，Raman信号和浓度有接近线性的变化关系。

参考文献

Renu Rani; Anthony Yoshimura; Shreeja Das; Mihir Ranjan Sahoo; Anirban Kundu; Kisor Kumar Sahu; Vincent Meunier; Saroj Kumar Nayak; Nikhil Koratkar*; Kiran Shankar Hazra *

Sculpting Artificial Edges in Monolayer MoS₂ for Controlled Formation of Surface Enhanced Raman Hotspots，ACS Nano 2020,

DOI: 10.1021/acsnano.0c02418

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c02418