이 종설은 거의 15,000종에 달하는 합성 화합물 군인 과불화 및 폴리불화알킬 물질(per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS)의 검출 및 모니터링을 위한 표면증강 라만 분광법(SERS) 기반 전략을 탐구한다. PFAS는 탄소-불소 결합의 높은 결합 해리 에너지로 인해 전 세계적으로 물과 토양에 축적되며, 암, 간 독성, 면역 억제 등을 포함한 인체 건강에 대한 심각한 위험을 초래한다. 또한 미국 EPA(U.S. EPA)와 같은 규제 기관이 ppt 수준인 4 ng/L까지 낮은 수준의 엄격한 최대오염허용기준을 설정함에 따라, LC-MS/MS와 같은 고비용의 전통적 분석 기법을 보완할 수 있는 신속하고 비용 효율적이며 휴대 가능한 감지 플랫폼에 대한 긴급한 수요가 요구된다. SERS는 금속 나노구조에서 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR)을 통해 라만 신호를 증폭함으로써, 극도로 민감한 ‘분자 지문(molecular fingerprinting)’을 제공할 수 있는 강력한 분석 도구로 강조된다. 본 논문은 SERS 기반 PFAS 검출의 기본 메커니즘을 세 가지 주요 상호작용 전략으로 분류한다. 즉 (1) β-사이클로덱스트린 또는 MOF와 같은 분자 공동(molecular cavities)을 이용한 호스트-게스트 포접(host-guest inclusion), (2) PFAS의 작용기와 기판 표면 간의 공유 결합(covalent bonding), (3) 소수성 및 정전기적 힘에 의해 유도되는 물리적 흡착(physical adsorption)이다. 잠재력에도 불구하고, 실제 SERS 적용은 PFAS-표면 간 친화력이 약하다는 점과 복잡한 환경 매트릭스로부터의 스펙트럼 간섭과 같은 과제에 직면한다. 이를 해결하기 위해, 본 종설에서는 형광친화성(fluorophilic) 표면 기능화, 딥러닝 기반 스펙트럼 분해(spectral deconvolution), 실시간 모니터링을 위한 마이크로플루이딕(microfluidic) 플랫폼의 통합 등 새롭게 부상하는 발전들을 논의한다. 궁극적으로 이러한 SERS 구동 혁신은 다양한 수자원에서 미량 PFAS를 현장에서 고처리량으로 정량화하는 데 필요한 핵심 경로를 제공한다.

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