● 摘要
界面电荷的产生和传输是指界面材料如何影响电荷的产生和传输性质。本人所在课题组主要从具有选择性纳米孔的纳米薄膜和TiO2-Au合金制的纳米薄膜两种界面材料方面，以化学实验的方法研究影响电荷产生和传输性质的界面材料。为了更好的理解实验现象，并指导实验方向，本文从理论模拟入手，采取理论联系实验的方法进行研究，对界面材料如何影响电荷的产生和传输给予证明与解释。
生物体中的纳流体通道是一种具有纳米结构的通道。他们可以实现细胞膜内外的带电粒子的跨膜转运。离子选择性是这些生物中纳流体通道的特征之一。随着纳米科技和仿生技术的发展，这种生物中离子选择性膜被科学家们仿制出来并且广泛用于研究其在能量转换方面的性能。人们用PNP模型（Poisson方程，Nernst-Planck方程）来描述在离子选择性膜中的离子电流，并且用有限元分析的方法对PNP模型进行求解，以求证明选择性膜的整流效应。
金属纳米颗粒在入射光的作用下会产生表面等离子体共振效应。这种共振效应会引起金属颗粒的近场电场增强效应。规则排列的金属纳米颗粒阵列可以用于研究能量转换方面的应用。离散偶极子近似（Dipole Discrete Approximation – DDA）可以模拟纳米颗粒在光照射下的吸收和散射光谱，以及近场电场分布，可以用来验证实验结果的可靠性。
本论的计算模拟主要内容如下：
1. 通过运用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件，对锥形纳米孔进行模型建立。依据课题组的实验数据，对模型中的各种参数进行设定，并计算得出以纳米孔整流效应及I-V曲线为主的结果。在此基础上，通过改变纳米孔大、小孔端直径，纳米孔内壁表面电荷密度，纳米孔两端电解液浓度，讨论纳米孔形貌、表面电荷密度分布和电解液浓度梯度对纳米孔整流效应的影响。所得出的结论需要对课题组接下来的实验起指导作用。
2. 通过运用DDA模拟软件，对TiO2/Au型染料敏化太阳能电池进行模型建立，并模拟金纳米颗粒对在入射光照射下的近场电场增强情况。通过逐渐的增加金纳米颗粒对的间距，讨论颗粒间距与近场电场增强效应之间的关系，以及散射光谱的变化。