3.1 绪论

电化学分析或电分析化学是分析化学的重要组成部分，同时也是电化学的重要组成部分，其是主要研究电的作用和化学作用相互关系的化学分支。它在化学领域颇具特色，是一个跨学科的典范（分析化学与物理化学）。目前国内外的状况是电分析化学研究更侧重于在生命与环境科学中的应用，而物理电化学更侧重于与能源科学（电催化和各种电池）、表界面科学相结合。

与其他化学测量方法相比较，电化学方法最突出的优势是响应快、仪器简单、易小型化。由于电化学信号产生的场所——工作电极是整个测量电路的一部分，电信号不需要转换即可直接输入测量电路，仪器测量简单且响应时间快。随着半导体工业持续高速发展和电极制备技术的完善，电子元器件和电极的价格日益降低，尺寸逐步微型化，导致电化学检测仪成本低廉，便携式、手持式仪器已屡见不鲜。特别是纳米尺寸电极与精确定位仪器的出现，使细胞内电化学检测成为现实。在一些对灵敏度要求不太高的应用领域，基于电化学方法的检测仪器得到了普遍推广。目前，以玻璃电极为代表的电势型电化学传感器已广泛地应用于科学研究、临床检验、环境监测、工农业生产过程中pH的测量，甚至出现在中小学教学实验室。用于人体血液中葡萄糖浓度检测的手持式电流型传感器血糖仪，为糖尿病患者的自我监护提供了一个极为方便的工具，其2018年在全世界的销售额高达80多亿美元，成为电化学生物传感器最成功的商业典范之一。

从20世纪60年代开始，几乎每十年电分析化学都有1～2个比较集中的研究方向，包括60年代的极谱学及各种电化学技术、70年代的波谱电化学与固体电极、80年代的超微电极与化学修饰电极、90年代的生物电化学和21世纪开始的纳米电化学。近年来，“三单一成像”（单分子、单颗粒和单细胞检测与成像分析）已成为电分析化学探讨的主题。

目前，国内外电分析化学发展的特点是采用各种电化学技术，并结合纳米材料和纳米技术以及其他分析测量技术，探讨生命过程中各种分子识别过程的机理与信号的提取，各种分子（生物活性分子、环境污染分子等）的动态、实时、时间与空间分辨的监控与检测；同时基于在这些研究过程中所认识和探讨的一些基本规律（如生物分子相互作用、分子识别、放大策略等），发展新型电化学传感器与电化学测量方法和技术，拓展其在生命体系、临床检测和环境监控中的应用。

然而，自从1989年Bard等提出并发展了扫描电化学显微镜（scanning electrochemical microscopy，SECM）后，近20年来电分析化学在仪器创新方面并没有革命性的进展。基本的电化学仪器已经可以国产化，但高端仪器（如阻抗谱仪、SECM等）虽然在国内已研制成功，但主要仍然靠进口。如何将高端电分析化学仪器国产化，并发展具有自己知识产权的新型电化学仪器、装备和实用的传感器，将是今后我国在该领域值得重视和发展的。当然国际上的发展趋势是将电化学与其他技术联用，例如，陶农建等已成功地将电化学与表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）结合起来，用于快速成像分析检测 ^[1] ；田中群等发展的Shiners技术极大地拓展了表面增强拉曼散射法（surface enhanced Raman scattering，SERS）的应用范围 ^[2] 。

本章主要介绍北京分子科学国家研究中心基于电化学的化学测量学方面所做的一些工作，主要包括脑化学活体电化学分析主要进展、软界面电分析化学主要进展、电化学传感。 SHKhVdlD2lumQPX2x2yDh/s2GqxcI6tAPuatakKZisqB7Px3i2wJWmVqjEWaYGqM