表面強化ラマン分光法は、環境で1μm未満のマイクロプラスチックの検出を促進します

ミクロおよびナノプラスチックは、環境、水生生物、および哺乳類（人間を含む）の健康を脅かすトップの汚染物質の1つと考えられています。残念ながら、サイズが1μm未満の個々のマイクロプラスチック粒子に敏感な、単純ではあるが信頼性の高い分析方法の開発は不完全なままです。ここでは、Klarite基質を使用した表面強化ラマン分光法（SERS）を使用して、（単一）微小およびナノ形成術の検出と識別を示します。Klariteは例外的なSERS基板です。それは、金で作られた逆ピラミッド腔の密なグリッドとして形作られています。数値シミュレーションは、これらの空洞（またはピット）がインシデント光を強いホットスポットに強く焦点を合わせていることを示しています。Klariteは、サイズが360 nmに減少した、合成および大気/水生マイクロプラスチック（単一）粒子の検出と識別を促進する可能性があることを示しています。ポリスチレン分析物の最大2桁の強化因子が見つかります。さらに、クラライトではサイズが450 nmまでのサイズのマイクロプラスチックを検出して特定し、周囲の空中粒子からサンプルを抽出します。さらに、サブミクロンマイクロプラスチック粒子の高速検出技術としてラマンマッピングを示します。結果は、Klariteを持つSERSが環境でナノ形成術を系統的に測定する可能性を秘めた容易な手法であることを示しています。この研究は、高濃度で存在するときに哺乳類および水生生物に毒性効果を引き起こす可能性のあるナノスケールのプラスチック粒子を検出するための重要なステップです。

Micro- and nanoplastics are considered one of the top pollutants that threaten the environment, aquatic life, and mammalian (including human) health. Unfortunately, the development of uncomplicated but reliable analytical methods that are sensitive to individual microplastic particles, with sizes smaller than 1 μm, remains incomplete. Here, we demonstrate the detection and identification of (single) micro- and nanoplastics by using surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) with Klarite substrates. Klarite is an exceptional SERS substrate; it is shaped as a dense grid of inverted pyramidal cavities made of gold. Numerical simulations demonstrate that these cavities (or pits) strongly focus incident light into intense hotspots. We show that Klarite has the potential to facilitate the detection and identification of synthesized and atmospheric/aquatic microplastic (single) particles, with sizes down to 360 nm. We find enhancement factors of up to 2 orders of magnitude for polystyrene analytes. In addition, we detect and identify microplastics with sizes down to 450 nm on Klarite, with samples extracted from ambient, airborne particles. Moreover, we demonstrate Raman mapping as a fast detection technique for submicron microplastic particles. The results show that SERS with Klarite is a facile technique that has the potential to detect and systematically measure nanoplastics in the environment. This research is an important step toward detecting nanoscale plastic particles that may cause toxic effects to mammalian and aquatic life when present in high concentrations.