用于氧化还原分子实时光致发光成像的 MoS$_{2}$ 像素阵列

在时空上测量氧化还原活性分子的行为对于更好地理解化学与生物系统以及开发新技术至关重要。光学方案是非侵入性、可扩展的，并可应用于许多不同系统，但通常比电检测方法响应慢。此外，许多用于氧化还原检测的荧光分子在长时间曝光下亮度会衰减。在此我们展示，原子级薄二维（2D）材料——单层 MoS$_{2}$ 的像素阵列的光致发光可实时成像氧化还原分子浓度的空间与时间变化。由于 MoS$_{2}$ 光致发光对掺杂的强烈依赖以及对二维材料特有的表面变化的敏感性，局域化学势的变化显著调制 MoS$_{2}$ 的光致发光，在 5 $\mu$m × 5 $\mu$m 像素上灵敏度为 0.9 mV/$\sqrt{Hz}$，对应于在 100 ms 帧率下低至纳摩尔浓度的氧化还原分子浓度优于百分之一的变化。这种具有快速响应时间的电化学势实时成像为利用二维材料屏可视化化学反应与生物分子提供了新策略。