纳米技术的蓬勃发展为当前生命科学研究提供了崭新、可靠、高效的研究手段和平台。受生物纳米通道的启发,结合纳米技术、界面化学、分子生物学以及物理化学等多学科与技术,科学家们开发了一类具有基础研究价值和应用前景的人工智能固态纳米通道材料。与生命体离子通道相比,仿生人工纳米通道稳定性高,便于体外操作,而且其形状和表面化学组成的可调控性赋予其在传感、分析、药物释放等领域重要的基础研究价值。受此启发,本文利用重离子轰击过后具有潜径迹的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜,采取非对称化学刻蚀的方法,分别制备了漏斗形和圆锥形纳米通道。然后把具有不同功能的响应分子修饰到通道的内表面,实现了离子或分子的特异性识别和选择性运输,成功制备了具有不同刺激响应性的开关门控系统。本论文主要内容如下:1.通过两步刻蚀法制备漏斗形纳米通道,随后用4’-氨基苯并-18-冠-6醚分子（4-AB18C6）对通道内表面进行改性,构筑仿生电压门控的超灵敏钾离子激活纳米流体系统。由于在纳米限域内,4-AB18C6冠醚分子与钾（K⁺）离子的响应十分灵敏,即使K⁺离子浓度低至10^-15 M,冠醚分子也可以与之结合。4-AB18C6分子结合K⁺离子后,通道内的表面电荷和润湿性发生变化,由此可以调节跨膜离子电流的大小。同时,通过施加外部恒定电压,可以实现K⁺与4-AB18C6的分离,将K⁺从纳米通道中释放出来。以这种方式,可以容易地实现打开状态和关闭状态之间的切换,制备得到类似于蛋白质电压门控钾离子通道的门控系统。与生物纳米通道相比,该人工纳米通道门控系统具有更好的稳定性,使其在控制药物释放和生物传感器领域有着潜在的应用。2.将尺寸、形状可控的人工智能纳米通道多孔膜和多肽分子相结合,制备得到按需分子输运的仿生多肽门控系统。在电解质溶液中溶解氧的作用下,孔道内的多肽分子被缓慢氧化,分子构型发生转变,从而改变了纳米通道内的有效孔径和浸润性。随着通道内的多肽分子逐渐被氧化,通道的测试电流明显下降,此时为关闭状态。在二硫苏糖醇的作用下,孔道内的多肽被还原到初始形态,测试电流增加,通道打开。在氧气与二硫苏糖醇的交替作用下,实现了纳米通道可逆的开关调控。同时,通过调节电解质溶液中氧浓度含量可以控制该门控系统的分子运输速率和剂量,实现长效、可重复、可调节的按需分子运输。3.将铁磁纳米颗粒引入纳米通道中制备得到磁响应纳米通道。采用多巴胺化学修饰的方法,先将聚多巴胺修饰到纳米通道内形成粘附层,然后通过聚多巴胺与金属氧化物之间的配位螯合作用将四氧化三铁纳米颗粒修饰到纳米通道上。在纳米通道的一端施加磁场后,通道内表面上的磁响应聚多巴胺-四氧化三铁复合物受磁力牵引向施加磁铁的一端移动,使有效孔径减小,从而改变穿孔离子电流的大小。通过调节聚多巴胺层厚和外加磁场强度,可以有效地控制纳米通道的离子输运性质。该系统具备由外部磁场刺激触发的分子运输能力,磁性驱动提供了非侵入式的操作方法,再一次丰富了人工纳米通道的智能响应性。同时,该系统表现出优异的稳定性和可控性,这将为人工智能设备远程操作提供一种新的方法。