Research Trends in Fabrication Processes and Nanostructural Characteristics of SERS Substrates

SERS 기판의 제조 공정 및 나노구조 특성에 관한 연구 동향

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is a highly sensitive spectroscopic technique that enables trace detection by amplifying Raman signals on plasmonic nanostructures. This review summarizes studies reported over the past decade on the fabrication processes and nanostructural characteristics of SERS substrates. Fundamental enhancement mechanisms and key performance factors are outlined, and structure-performance relationships are discussed in terms of nanogaps, structural arrangement, dimensionality, and surface functionalization. Major fabrication strategies, including bottom-up, top-down, and hybrid approaches, are compared, and representative applications in bioanalysis, environmental and food hazard detection, and integrated sensing platforms are reviewed. The results show that SERS performance is governed by the combined effects of material composition, fabrication process, nanostructural features, and analyte-substrate interfacial interactions. Finally, key challenges and future directions are addressed, including structural uniformity, reproducibility in real-sample analysis, scalable manufacturing, and standardized evaluation protocols.

표면증강 라만 산란(surface-enhanced Raman scattering, SERS)은 금속 나노구조 표면에서 라만 신호를 크게 증강시켜 미량 분석물의 검출을 가능하게 하는 고감도 분광 분석 기술이다. 본 논문에서는 최근 10년간 보고된 연구를 중심으로 SERS의 기본 증강 원리와 주요 성능 인자를 정리하고, SERS 기판의 제조 공정과 나노구조 특성에 관한 연구 동향을 고찰하였다. 특히 nanogap, 구조 배치와 차원성, 표면 기능화가 SERS 성능에 미치는 영향을 정리하고, bottom-up, top-down, hybrid 기반 제조 전략의 특징을 비교하였다. 또한 바이오 분석, 환경 및 식품 유해물질 분석, 현장진단 및 통합 플랫폼 응용 사례를 통해 SERS 기판의 활용 가능성을 살펴보았다. 이를 통해 SERS 기판의 성능은 재료 조성, 제조 공정, 나노구조 특성, 계면 상호작용이 복합적으로 작용한 결과임을 확인하였다. 나아가 구조적 균일성, 실제 시료 기반 분석에서의 재현성, 대면적 공정화, 표준화된 평가 체계 확립이 향후 핵심 과제임을 제시하였다.