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Ziel der Sensorindustrie ist es, innovative, energieeffiziente und zuverlässige Geräte zu entwickeln, um Moleküle zu detektieren, die für wirtschaftlich wichtige Sektoren relevant sind, wie z. B. klinische Diagnosen, Umweltüberwachung, Lebensmittelsicherheit und tragbare Technologien. Die aktuelle Nachfrage nach tragbaren, schnellen, empfindlichen und hochdurchsatzfähigen Plattformen zur Detektion einer Vielzahl neuer Analyten steigt kontinuierlich. Die 2D-Übergangsmetall-Dichalkogenide (2D-TMDs) sind hervorragende Kandidaten, um die strengen Anforderungen der Sensorindustrie vollständig zu erfüllen; die Eigenschaften der 2D-TMDs, wie atomare Dicke, große Oberfläche und maßgeschneiderte elektrische Leitfähigkeit, entsprechen den Beschreibungen aktiver Sensormaterialien. Die Nachweisfähigkeit der 2D-TMDs ist jedoch durch ihre intrinsische Tendenz zur Aggregation und Ablagerung begrenzt, was die verfügbare Oberfläche für die Detektion verringert, zusätzlich zu den schwachen Wechselwirkungen, die reine 2D-TMDs normalerweise mit Analyten aufweisen. Chemische Funktionalisierung wurde als Konsenslösung für diese Einschränkungen vorgeschlagen. Eine maßgeschneiderte Oberflächenmodifikation von 2D-TMDs, entweder durch kovalente Funktionalisierung, nicht-kovalente Funktionalisierung oder eine Mischung aus beidem, ermöglicht eine verbesserte Spezifität der Oberflächen-Analyten-Interaktion, während die van-der-Waals-Kräfte zwischen 2D-TMDs reduziert werden, um Agglomeration und Ausfällung zu vermeiden. Aus dieser Perspektive überprüfen wir die jüngsten Fortschritte bei der Verbesserung des Nachweises von Biomolekülen, Schwermetallen und Gasen unter Verwendung chemisch funktionalisierter 2D-TMDs. Kovalent und nicht-kovalent funktionalisierte 2D-TMDs werden häufig zum Nachweis von Biomolekülen und Metallen verwendet, während 2D-TMDs, die mit Metallnanopartikeln funktionalisiert sind, für Gas- und Raman-Sensoren eingesetzt werden. Schließlich beschreiben wir die Einschränkungen und weitere Strategien, die den Weg für miniaturisierte, flexible, intelligente und kostengünstige Sensorgeräte ebnen könnten.
Acosta et al. (Tue,) haben diese Frage untersucht.