Die mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften von Molybdändisulfid (MoS₂) machen dieses 2D Material interessant für Anwendungen in der Elektronik, (Photo)Katalyse, Energiespeicherung und Sensorik. In diesem Zusammenhang stellt die kovalente chemische Funktionalisierung von MoS₂ eine robuste Methode zur Anpassung seiner Eigenschaften durch einen Bottom-up-Ansatz dar. Die synergetischen Effekte von MoS₂ und organischen Verbindungen ermöglichen die Herstellung von organisch-anorganischen Hybridmaterialien mit neuen oder verbesserten Eigenschaften und Kennzahlen [1].

© Brigitte Holzer

 Schematische Darstellung der synthetischen Ansätze für die MoS₂-Funktionalisierung und die Anwendung eines photospaltbaren multifunktionalen Massenmarkers

Ziele

In diesem Projekt zielen wir auf die chemische Modifizierung von MoS₂ ab, die zu neuen funktionellen Hybridmaterialien Hybridmaterialien für die heterogene Single-Metal-Site (HSMS)-Katalyse oder als photospaltbare Reporter in der Laser-Desorptions/Ionisations-Massenspektrometrie (LDI-MS). Unser Ziel ist ein synthetischer einen synthetischen Ansatz für eine multifunktionale photospaltbare Sonde für die matrixfreie LDI-MS-Analyse (Abbildung) die den indirekten Nachweis von Biomolekülen ermöglicht, indem sie eine photospaltbare geladene Markierung mit geringer Masse als Reporter. Dieser indirekte Ansatz gewährleistet die Gewinnung von Masseninformationen über spezifische Analyten in einer komplexen Matrix über einen breiten Massenbereich mit hoher Empfindlichkeit und Selektivität.

Methoden

Nass-chemisch aufgeblättertes MoS₂ wird durch schichtweisen Aufbau auf einem festen Träger immobilisiert [2]. Abstimmbare funktionelle Gruppen (z. B. klickbare Funktionalitäten) werden auf MoS₂ aufgebracht und ermöglichen die Integration von gut dispergierten aktiven Stellen, die abstimmbare Nanokomposite für die Anwendung in HSMS oder LDI-MS. Darüber hinaus wird eine klickbare, photospaltbare Sonde synthetisiert, die eine spezifische Massenmarkierung [3], die mit einem Biomolekül von Interesse konjugiert ist, synthetisiert und in der LDI-MS-Analyse eingesetzt. 

Kollaborationen

Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit der Gruppe von M. Marchetti-Deschmann und D. Eder durchgeführt. Die erhaltenen Materialien werden als photospaltbare Massenmarker in der LDI-MS getestet oder organisch-anorganische Hybride für die (Photo-)Katalyse. Die Analyse der immobilisierten Verbindungen erfolgt durch XPS zusammen mit A. Foelske.

Betreuerin

Brigitte Holzer ist eine organische Chemikerin mit einem Hintergrund in Materialchemie. Ihr Forschungsschwerpunkt (bio)molekulare Wechselwirkungen an der Schnittstelle zwischen Nanomaterialien und biologischen Systemen. Die Entwicklung neuer Biosensorik und biomimetischer Systeme ermöglicht die Nachahmung biologischer Strukturen. Mit Hilfe der synthetischen organischen Chemie erforscht ihre Gruppe Oberflächenmodifikationen auf molekularen Ebene. In diesem Zusammenhang werden adressierbare 2D-Materialien entwickelt, die der Oberfläche eine gewünschte der Oberfläche eine gewünschte Funktionalität zu verleihen und eine chemische Kontrolle der Oberflächeneigenschaften in Anwendungen wie Biosensoren, Biomaterialien und Nanotherapeutika.

Website

Gruppe Prof. Holzer, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Literatur

1. Y. Zhao, S. Ippolito, P. Samorì, Adv. Optical Mater. 2019, 7, 1900286. DOI: 10.1002/adom.201900286.
2. Y.-K. Kim, L.-S. Wang, R. Landis, C. S. Kim, R. W. Vachet, V. M. Rotello, Nanoscale 2017, 9, 10854-10860. DOI: 10.1039/c7nr02949g.
3. J. Han, X. Huang, H. Liu, J. Wang, C. Xiong, Z. Nie, Chem. Sci. 2019, 10, 10958-10962. DOI: 10.1039/c9sc03912k.