研究生命科学和材料科学中的基本问题是当前分析化学发展的重要方向。微、纳米技术在生命科学领域中的应用是近年来乃至未来若干年内的研究热点之一。SECM技术能够为研究界面生化反应过程、生物基本单元（如细胞、晶胚）反应特性，探测微纳米材料及器件中物质与浓度场、电磁场分布等提供空间分辨的化学、电化学等信息，从而弥补了AFM、STM等扫描探针技术在化学信息提取方面的不足。基于SECM技术研究生物体系及微／纳米体系中的基本问题有希望取得较大的突破。虽然SECM在这些领域的研究已取得了重要的进展，但是仍有众多基本问题尚待解决。发展研究生物体系与微／纳米体系的新的研究方法，并建立相关的理论模型将为SECM在生物体系及微／纳米体系的应用提供理论基础。 基于以上分析，结合本研究组在生物传感、微／纳米器件及表界面反应动力学等方向的研究基础，本论文主要研究了以下三方面的问题： 1．扩散层间隙电极对的构筑 通过SECM技术，构筑了扩散层间隙电极对，并探测了裸电极及修饰电极扩散层中物质浓度的分布。利用电化学技术消除生物样品中的电活性干扰物质，使其在电极表面扩散层中形成干扰物质的浓度梯度。建立了扩散层间隙电极对电化学消除干扰物质的理论模型，并利用探针电极在裸电极、非导电聚合物修饰酶层、导电生物相容性界面上对干扰消除能力及生化反应产物进行了分析检测。同时，对该扩散层间隙电极对体系中的扩散过程进行了数字模拟，模拟结果与实验结果相一致。所提出的以电极扩散层为无干扰检测微区的检测模式，为发展基于扩散层间隙电极对体系的无干扰电化学传感微器件提供了实验及理论依据。 2．微通道柱端物质扩散及电场分布成像 在微／纳米体系中，扩散过程、电渗流及电场将对物质传输、分离与检测过程产生重要的影响，因此，本论文利用SECM技术对微通道柱端的物质扩散及电场分布开展了系统的研究。以SECM反馈成像模式研究微芯片毛细管电泳柱端的物质扩散情况及其对电化学检测的影响；基于分离高压电场与SECM探针电极间的耦合作用，发展了一种新的耦合成像方式，并以玻璃毛细管为模型体系研究了耦合成像的机理，提出了溶液中电场分布的理论模型。该方法可探测溶液中电场的分布和溶液电势。该耦合成像新方式的建立与理论模型的提出将为研究膜孔结构内电场驱动的物质传输过程、细胞膜及生物组织表面电势分布、细胞膜表面分子与离子通道性能等提供适合的化学手段与理论基础。 3．基于气泡软模板法的三维生物相容性材料合成 利用SECM研究生物分子在多孔材料中的传输、分离和酶等生物分子在固定化材料中的活性也是SECM的重要发展方向之一。本论文建立了基于电化学技术合成多孔二氧化硅结构膜的新方法，并利用该方法原位固定酶于电极表面，构筑了高稳定和高灵敏的葡萄糖传感器。同时，结合阳极氧化铝硬模板技术发展了制备薄壁纳米金管结构的新方法，克服了化学还原法制备金管时孔径难以控制的缺点，为利用SECM研究纳米孔通道中物质传递、电渗流、电场分布等情况创造了条件。