龙亿涛/毛兰群/王伟/Paolo Actis/Henry S. White综述：限域界面的单个体电化学研究

美国犹他大学Henry S. White教授、英国利兹大学Paolo Actis教授、中国科学院化学研究所毛兰群教授、南京大学王伟教授、应佚伦教授和龙亿涛教授等共同受邀为Sci. China Chem.撰写综述文章，从不同单个体尺度，全面总结了的单体电化学领域最新进展，并阐述了该领域所面临的挑战及未来可能取得重要突破的方向。

物质群体都是由单个“个”体组成，而单个“个”体之间的差异往往影响着群体分子的性能与特征。单体电化学技术利用精准可控的限域传感界面，有效“捕捉”待测单体，使得目标分析物与测量界面发生高效相互作用，从而精准调控界面电子转移过程，极大增强电化学分析的时间、空间分辨能力。通过设计、构建生物纳米孔道、固态纳米孔道、微纳电极界面等光电限域空间可原位测定单活体组织、单细胞、单细胞器、单颗粒、单纳米气泡乃至单分子等单个体产生的特征电化学信号，实时解析单体尺寸、结构及构象变化等信息，揭示群体特征下的单个“个”体差异。基于单个体电化学时序信息差异，可灵敏追踪生物化学过程的隐藏中间体，揭示生化反应途径。限域分析界面上的单体动态电化学技术有助于从原子尺度探究单体“构-效”关系，从更深的层次解读生命活动内在规律，进一步助力材料与能源、疾病早期诊断和精准医疗的快速发展。

最近，美国犹他大学Henry S. White教授、英国利兹大学Paolo Actis教授、中国科学院化学研究所毛兰群教授、南京大学王伟教授、应佚伦教授和龙亿涛教授等共同受邀为Sci. China Chem.撰写综述文章“Single-entity electrochemistry at confined sensing interfaces”，从不同单个体尺度，全面总结了的单体电化学领域最新进展，并阐述了该领域所面临的挑战及未来可能取得重要突破的方向。

图1 基于限域传感界面的单体电化学分析、基于纳米孔道单分子界面的单分子分析、基于纳米电极的单纳米气泡分析、基于微/纳电极的单颗粒动态分析、基于电化学毛细管的单细胞分析和基于阵列电极的单组织原位分析的原理。

该综述主要内容包括： 

1 引言

2 单分子电化学

2.1 电化学限域纳米孔道单分子界面

2.2 纳米孔道单分子动态分析

3 单颗粒电化学

3.1 电化学分析界面构建

3.2 单颗粒碰撞技术

3.3 扫描电化学成像技术

3.4 光电化学成像技术

4 单细胞电化学

4.1 单细胞分离术

4.2 介电泳纳米镊

4.3 流体力显微术

4.4 玻璃管纳米孔道

4.5 玻璃纳米吸管

4.6 纳米内窥镜

5 脑神经化学活体分析

5.1 调节界面电子转移实现活体分析化学选择性

5.2 发展氧化还原电势法实现活体分析化学稳定性

5.3 脑神经科学的电化学分析新方法

6 精准单体电化学测量

6.1 单纳米气泡电化学分析

6.2 单颗粒尺寸分析

6.3 电极精准构建

6.4 三相界面电子转移

6.5 电化学界面成像

7 总结与展望

该文最近发表于Sci. China Chem. “庆祝南京大学化学学科创立100周年专刊”。详见：Yi-Lun Ying, Jiajun Wang, Anna Rose Leach, Ying Jiang, Rui Gao, Cong Xu, Martin A. Edwards, Andrew D. Pendergast, Hang Ren, Connor K. Terry Weatherly, Wei Wang, Paolo Actis, Lanqun Mao, Henry S. White, Yi-Tao Long. Single-entity electrochemistry at confined sensing interfaces. Sci. China Chem. 63(5),589-618 (2020).

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