離子電流整流是一種物理現象，指的是在相同的電壓驅動下，正向和逆向的離子電流大小不同，這種不同主要由生物或納米結構離子通道中陰陽離子的不對稱傳輸所引起。近年來，離子電流整流因其不僅具有重要的理論研究意義，而且在生物電化學傳感器、流體邏輯電路、納米離子學等領域中也具有潛在應用價值，而受到廣泛的關注。但是，絕大部分的整流現象是在納米尺度的體系中被觀察到的，當孔的直徑大于Debye長度的10倍時，很難觀察到整流現象。而在微米尺度上的整流更是鮮見報道。

　　在科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的大力支持下，中科院化學研究所活體分析化學重點實驗室研究員于萍等科研人員在聚合物刷功能化微米管整流方面取得新進展。他們通過表面引發原子轉移自由基聚合的方法，在玻璃微米管的內表面實現了聚咪唑陽離子刷的可控修飾，并通過利用聚咪唑陽離子刷功能化的微米管，率先觀察到了微米尺度的整流。在10 mM氯化鉀溶液中，離子整流最明顯，此時微米管半徑(5 μm) 與Debye長度(3 nm)的比值為1670。改用帶負電的聚苯乙烯磺酸鈉刷功能化微米管時，發現整流發生反轉，證明聚合物功能化微米管整流與聚合物的所帶電荷相關。

　　為了更進一步理解所觀察到的聚合物刷功能化微米管的整流行為，他們提出了同時適用于微米和納米尺度整流的新模型，即“三層”理論模型。利用所提出的模型，他們解釋了聚合物刷功能化微米管中產生整流的原因，將離子整流由納米尺度拓寬到了微米尺度。同時，他們也通過利用有限元模擬，證實了“三層”模型的有效性。由于微米管相對于納米管來說，具有相對容易的表面功能化性質和實驗操作性，因此可以更容易發展成為一種新型的活體電分析化學方法，為活體分析化學的研究提供了新的思路。相關結果發表于《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1396-1399）。

　　微米管的整流模型——“三層”理論實驗模型(A)和有限元模擬結果(B)