在活体层次定量获取化学信号对于了解脑功能和相关的生理病理模型具有重要的意义。分析手段众多，但电化学分析方法仍然由于其高的时空分辨率，能够原位实时等特点而倍受关注。然而，目前的活体电化学分析方法主要适用于电化学活性或可通过酶转化为电化学信号的生理活性分子的检测，而对于非电化学活性的重要生理活性分子的分析仍旧具有很大的挑战。因此，亟需发展新的可用于非电化学活性分子的电化学分析原理。　　近几年，随着电分析化学技术和微纳加工技术的发展，基于微纳米通道电化学分析的新原理受到了人们越来越多的关注。激光拉制的微米管由于具有较细的尖端，为发展可置入式传感带来了新的机遇。基于此，本论文以激光拉制的微米管为研究对象，通过原子转移自由基聚合对其表面进行合理功能化，系统地研究了聚咪唑阳离子刷功能化微米管的离子传输行为，为发展基于微米管的活体分析化学新原理奠定了理论基础。主要取得如下研究成果:　　(1)聚咪唑阳离子功能化微米管的制备与表征:通过表面引发原子转移自由基聚合反应，成功制备了聚咪唑阳离子功能化的微纳米管及聚苯乙烯磺酸钠功能化微米管。通过在玻璃及二氧化硅小球表面修饰聚咪唑阳离子，利用接触角、扫描电镜、Zeta电势及动态光散射等实验，对聚合反应的过程及特点进行了研究。发现聚咪唑阳离子修饰反应的嫁接密度高、反应速率均一、反应可控、且聚合物链长在纳米级，为下一步研究聚电解质功能化微纳米管中的离子传输行为提供了相关的辅助信息。　　(2)聚咪唑阳离子功能化微米管中离子整流行为研究:在聚咪唑阳离子刷功能化的微米管中，率先观察到了微米尺度的整流，在10mM氯化钾溶液中，离子整流最明显，此时微米管半径(5μm)与Debye长度(3nm)的比值为1670。改用带负电的聚苯乙烯磺酸钠修饰微米管时，微米整流发生翻转，证明功能化微米管整流与聚电解质密切相关。提出了同时适用于微米和纳米尺度整流的“三层”模型，并通过利用有限元模拟的方法，证实了“三层”模型的有效性。实验中还发现聚咪唑阳离子功能化微米管的整流比大小，随KCl浓度的升高先增大再减小;随聚电解质的链长的增大而增大;随扫速的增大而减小。由于微米管相对于纳米管来说，具有相对容易的表面功能化性质和实验操作性，因此可以更容易发展成为一种新型的活体电分析化学方法，为活体分析化学的研究提供了新的思路。　　(3)聚咪唑阳离子功能化微纳米管中的Hofmeister序列:考察了聚眯唑阳离子功能化微纳米管在含不同阴离子（Cl-，NO3-，BF4-，ClO4-，PF6-，Tf2N-）的盐溶液中的离子整流行为（即I-V曲线）的变化，发现电流大小及整流大小的序列与盐浓度相关。结合接触角、Zeta电势及功能化微米管与功能化纳米管的实验结果，发现造成这些现象的原因有三方面:i）疏水作用;ii）对阴离子吸附;iii）限域效应。在低浓度下，离子在聚电解质链表面的吸附量较少，对整体的聚电解质层的电荷影响小，因此电流大小与离子的迁移率正相关;而在高浓度下，离子在聚电解质链表面吸附量增大，对整体的聚电解质层的电荷影响较大，表面疏水作用是离子吸附的重要推动力，促进疏水性离子的吸附，甚至使电荷发生了翻转，最终影响微米管内的离子传输行为，吸刚能力强弱使得电流大小及整流大小序列符合Hofmeister序列;微纳米管中的限域效应也使得这种离子特异性在微纳米离子传输中更易被观察到。　　(4)聚咪唑阳离子功能化微米管中的负微分电阻:综上所述，考察了聚咪唑阳离子功能化的微纳米管在内外不对称（内:100mM KCl溶液;外:含5mM KBF4的100mM KCl溶液）的溶液体系中的I-V曲线，观察到了负微分电阻现象。推测产生的机理是由于功能化微米管的阴离子选择性，在外加电场的作用下，管中出现浓差极化，当BF4-富集至一定程度（浓度积大于溶度积）时，与K+作用以KBF4的形式结晶析出，使得电流剧降，最终产生负微分电阻现象。该现象有望用于水溶液中难溶性盐或低溶解度盐对应的阴阳离子的分析检测，另外将负微分电阻中电流的大小看作器件中的开关状态，构筑了水相中的随机存取记忆存储器。实验结果表明基于该原理构筑的单向开关型离子器件能够实现多状态、多模式读写记忆存取，并具有良好的稳定性。