发展可用于单个颗粒（以下简称单颗粒）检测和分析的方法对于了解颗粒结构与性能的关系，进而研究其功能具有非常重要的意义。基于电化学的单颗粒检测技术是最近几年发展起来的可以精确地探测单个纳米颗粒性质（如，表面电荷、几何尺寸、表面化学等等）的新原理，展现出了非常诱人的应用前景。本论文以激光拉制的玻璃纳米管为检测平台，以检测离子传输引起的离子电流变化为输出信号，结合电化学碰撞原理和电阻-脉冲单颗粒电化学分析的优点，提出并发展了基于玻璃纳米管碰撞的单颗粒电化学检测新原理和新方法，具体研究如下:　　(1)通过改变pH、光照条件调控了玻璃纳米管内的离子传输。构建了一种基于玻璃纳米管的新型光控离子开关。利用螺吡喃(SP)光致变色的特性，通过紫外光/可见光的交替照射，实现了对离子电流升降的可逆控制。该开关电流的升高和降低主要是由Zn2+在自由态和螫合态离子扩散系数之间的差异引起的。在固定电压-5V下，离子电流可以在经过5次光切换循环之后基本保持不变。而且，开-关比可以很方便地通过调控施加电压还有SP和Zn2+的浓度进行控制。调节SP(0.5mM)和ZnCl2(0.2mM)浓度至SP(1.25mM)和ZnCl2(1mM)，开-关比可以从3.90增至11.99。另外，在pH调控离子传输的过程中，还发现了一个有趣的现象，玻璃纳米管的整流因子(RF)对施加电压有很强烈的依赖性。这一点无论从实验结果还是有限元模拟结果都得到了证实。此外，还观察到RF对电压的依赖性呈现非线性，而且这种线性偏离的程度会随着整流程度的加深而加重。推测这个现象是玻璃纳米管内电场分布不均一、电导随电压非线性变化导致的。目前的研究结果说明RF与电压之间的关系可以作为一个描述整流程度的有效参数。此外，这些结果还说明在将RF作为衡量离子器件性能的时候应提供与表面电荷密度、支持电解质浓度和施加电压等相关的具体条件。　　(2)提出并建立了基于玻璃纳米管碰撞的单颗粒电化学分析新原理和新方法。以聚苯乙烯小球为模型，以激光拉制的玻璃纳米管（管口半径69nm）为检测平台，实验上首次观察到了直径大于管径的单个粒子（如半径375nm和2.25μm）在玻璃纳米管管口由于阻塞离子流而引起的电流变化。有限元模拟的结果表明这部分电流是由于电场在管口外部的分布引起的。另外，通过调控纳米粒子和玻璃纳米管尺寸之比(rPS/r0)，电流变化呈现台阶状和峰状脉冲两种不同类型。同时，电流信号的类型与外加电压之间存在也一定的依赖关系，表明电迁移和电渗流的相对大小对电流信号类型起着重要作用。此外，电流信号频率均与颗粒浓度之间存在线性依赖关系，可以实现颗粒浓度的定量分析。　　(3)建立了基于玻璃纳米管碰撞的单细胞电化学分析新方法。以绵羊红细胞为模型，以激光拉制的玻璃纳米管（管口半径69nm）为检测平台，利用上述发展的单颗粒分析原理，观测了单个细胞在玻璃管口的碰撞行为。实验发现，无论是调高电压（从0.2V增大至0.6V）还是增大检测平台的尺寸(管口半径从69nm增至1μm)，绵羊红细胞引起的电流变化均为峰状脉冲。而且信号频率与细胞的浓度呈线性依赖关系。基于以上研究结果，对人类血红细胞（取自正常人血液）和循环肿瘤细胞（以结直肠癌HT-29细胞为例）进行了单细胞分析。结果表明，这两种细胞产生的信号类型均为峰状脉冲，且信号频率与分散液中细胞的浓度之间存在线性关系。然而，上述三种细胞产生的信号特征之间存在非常明显的差异。利用有限元模拟和光学-电化学联用的方法，分析了这三种细胞信号峰形细节、峰宽和振幅之间的差异，并将差异归因于三者在形貌、尺寸等方面的差别。该单细胞分析新方法，不仅可以实现对多种细胞数目的定量分析，还可以提供与细胞形貌和尺寸相关的具体信息，为未来针对单个细胞的基础研究和血液相关的疾病诊断提供了新思路。