チームは、バイオセンシングを含む二次元遷移金属カルコゲニドの重要な生物医学的応用の研究に着手

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研究者は、XNUMX 次元遷移金属カルコゲナイドの基本特性、変調方法、機能化などの特性変調を提示します。さらに、高感度バイオセンサーとしてのアプリケーションを徹底的に説明します。 CREDIT Nano Research Energy、清華大学出版局

研究者は、XNUMX 次元遷移金属カルコゲナイドの基本特性、変調方法、機能化などの特性変調を提示します。さらに、高感度バイオセンサーとしてのアプリケーションを徹底的に説明します。クレジット
ナノ研究エネルギー、清華大学出版局

要約：
遷移金属ジカルコゲナイドのような二次元材料は、その大きな表面積と高い表面感度、および独自の電気的、光学的、および電気化学的特性により、公衆衛生に応用されています。研究チームは、二次元遷移金属ジカルコゲニド (TMD) の特性を調節するために使用される方法のレビュー研究を実施しました。これらの方法には、バイオセンシングを含む重要な生物医学的用途があります。

チームは、二次元遷移金属カルコゲニドの研究に着手バイオセンシングを含む重要な生物医学的応用

清華、中国 | 投稿日: 9 年 2022 月 XNUMX 日

チームの目標は、この有望な分野の包括的な要約を提示し、この研究分野で利用可能な課題と機会を示すことです。「このレビューでは、XNUMX 次元 TMD の特性を調節する最先端の方法とバイオセンシングへの応用に焦点を当てています。特に、TMD の構造、固有特性、特性変調方法、およびバイオセンシングへの応用について徹底的に議論します」と、清華大学深セン国際大学院材料研究所助教授の Yu Lei 氏は述べています。

2004 年にグラフェンが発見されて以来、TMD などの二次元材料が大きな注目を集めています。そのユニークな特性により、XNUMX 次元 TMD は、エネルギー貯蔵と変換、光電変換、触媒作用、およびバイオセンシングのための原子的に薄いプラットフォームとして機能します。 TMD はまた、広帯域構造を示し、異常な光学特性を持っています。 XNUMX 次元 TMD のもう XNUMX つの利点は、低コストで大量に生産できることです。

公衆衛生において、生体分子の信頼性が高く手頃な価格の in vitro および in vivo 検出は、疾患の予防と診断に不可欠です。特に COVID-19 パンデミックの間、人々は身体的な病気だけでなく、ストレスへの広範な暴露に関連する心理的な問題にも苦しんでいます。過度のストレスは、セロトニン、ドーパミン、コルチゾール、エピネフリンなどのバイオマーカーに異常なレベルをもたらす可能性があります. したがって、科学者は、汗、涙、唾液などの体液中のこれらのバイオマーカーを非侵襲的に監視する方法を見つけることが不可欠です. ヘルスケアの専門家が人のストレスを迅速かつ正確に評価し、精神疾患を診断するために、バイオセンサーは診断、環境モニタリング、および法医学産業において非常に重要です。

チームは、バイオセンシング用の機能性材料としての二次元 TMD の使用、TMD の特性を調節するアプローチ、および電気、光学、および電気化学センサーを含むさまざまな種類の TMD ベースのバイオセンサーをレビューしました。「公衆衛生研究は、病気を予防、診断、撃退する上で常に重要な課題です。超高感度で選択的なバイオセンサーを開発することは、病気の予防と診断にとって重要です」と、清華大学深セン国際大学院の深圳ガイムグラフェンセンターの准教授で主任研究者である Bilu Liu 氏は述べています。

二次元 TMD は、バイオセンシングのための非常に敏感なプラットフォームです。これらの 2 次元 TMD ベースの電気/光学/電気化学センサーは、Ca2+、H+、H2O2、NO3、NHXNUMX などの小さなイオンや分子から、中枢神経系に関連するドーパミンやコルチゾールなどの生体分子に至るバイオセンサーに容易に使用されています。神経疾患、細菌、ウイルス、タンパク質などの複雑な分子に至るまで。

研究チームは、目覚ましい可能性にもかかわらず、TMDベースのバイオセンサーに関連する多くの課題は、実際に影響を与える前に解決する必要があると判断しました. 彼らは、いくつかの可能な研究の方向性を示唆しています。チームは、適切な生体分子と TMD のペアを見つけるために必要なデータベースの構築に必要なテスト時間を短縮するために、機械学習によって支援されるフィードバックループを使用することを推奨しています。彼らの XNUMX 番目の推奨事項は、機械学習によって支援されるフィードバックループを使用して、オンデマンドの特性調整と生体分子/TMD データベースを実現することです。 TMDベースの複合材料がデバイスに組み込まれたときに優れた性能を発揮することを知っている彼らのXNUMX番目の推奨事項は、TMDベースの複合材料の活性を改善するために、欠陥や空孔などの表面修飾を採用することです。彼らの最後の推奨事項は、低温での低コストの製造方法を開発して TMD を調製することです。 TMD の製造に使用されている現在の化学蒸着法では、ひび割れやしわが発生する可能性があります。低コスト、低温法は、フィルムの品質を向上させます。「重要な技術的問題が解決されると、XNUMX 次元 TMD に基づくデバイスは、新しいヘルスケア技術の包括的な候補となるでしょう」と Lei 氏は述べています。

清華大学のチームには、清華深セン国際大学院の材料研究所および清華深セン国際大学院の広東省熱管理工学および材料研究所の Yichao Bai と Linxuan Sun、Yu Lei が含まれます。清華深セン国際大学院材料研究所の Qiangmin Yu と Bilu Liu と、清華バークレー深圳研究所および材料研究所、清華深圳国際大学院の深セン Geim グラフェンセンター。

この研究は、中国国立自然科学基金、著名な若手研究者のための国家科学基金、広東省の革新的および起業家研究チームプログラム、深セン基礎研究プロジェクト、清華深セン国際大学院の科学研究スタートアップ基金によって資金提供されています。および深圳基礎研究プロジェクト。

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Nano Research Energy は、国際的なオープンアクセスの学際的なジャーナルを目指して、清華大学出版局によって創刊されました。最先端の先端ナノマテリアルやナノテクノロジーのエネルギーに関する研究を発表します。エネルギーの生成、変換、貯蔵、保存、クリーンエネルギーなどを含むがこれらに限定されない、ナノ材料とナノテクノロジーを利用するエネルギー関連研究のさまざまな側面を探求することに専念しています。ナノリサーチエネルギーは、XNUMX種類の原稿を発行します。オープンアクセス形式のコミュニケーション、研究記事、レビュー、展望。

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