● 摘要
生物离子通道是调控生物体中离子进出细胞的通道，它对人类正常生命活动的进行有着至关重要的作用，所以通过结构与功能等方面对离子通道进行仿生制备的研究在仿生纳米科学领域具有极为重要的意义。本文以仿生纳米通道的智能化响应为出发点，将人工合成的氧化铝纳米通道和多种光响应分子相结合以构筑不同的光响应纳米通道体系。
我们构筑的光响应性纳米通道是基于沙漏形的多孔阳极氧化铝纳米通道材料。这种材料具有孔密度高、机械性能和化学稳定性好，孔径和孔构型易于调控的优势。从孔道结构上，沙漏形的氧化铝纳米通道由于其特殊的构型，易于实现非对称的功能化修饰，从而实现纳米通道在光调控下的离子选择性输运和离子整流行为。文章主要内容包括以下两方面：
1. 设计和制备了一种基于沙漏型多孔氧化铝纳米通道的pH和光响应系统。这种pH和光响应特性的实现是通过结合阳极氧化方法和原位扩孔技术制备沙漏形多孔氧化铝纳米通道，并在纳米通道内应用化学方法共价修饰具有光响应特性的N3分子完成的。修饰后的纳米通道一端带多个羧基，一端带氨基，在不同pH值和光照条件下，通道表面具有不同的电荷分布，产生不同离子输运性质和离子整流效应，实现对光和pH的响应特性，并为设计和制备多刺激响应的纳米通道系统提供了新的思路。
2. 设计和制备了基于沙漏形多孔氧化铝纳米通道的紫外和可见双光响应系统。通过在沙漏形的氧化铝纳米通道的两端应用化学修饰方法同时非对称修饰两种光响应性分子：N3分子和螺吡喃分子，利用两种分子的不同光响应性实现氧化铝纳米通道的紫外-可见双光响应性质。实验证明通过非对称修饰两种光响应分子的纳米通道能够获得比修饰单一的光响应分子的系统更强的整流电流值和整流效应。此外，依据其光响应性能，完成了OR逻辑门的设计。此双光响应纳米通道系统具有较好的热稳定性和机械性能，不仅为构筑复杂的多光响应纳米通道体系拓展了新的思路和方向，同时为制备仿生的光电转换系统提供了新的平台。