1。1。2 纳流控二极管

近年来，已有许多利用界面静电作用来构建仿生结构的纳米通道的相关报道[6-8]。其中具 有整流特性的纳流控二极管是可行的方法之一，类似于半导体二极管，即在施加正向偏压时 允许电流通过，而在施加反向偏压时阻断。利用这一特性应可方便的通过改变偏压来实现对 纳通道的开关控制。

用于制备纳流控二极管的材料主要有聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、 聚酰亚胺（PI）等高分子[9-11]、氧化铝，氧化硅等氧化物[12, 13]。例如：P。 M。 Gonzalo 等[9]首先 通过重离子轰击 PC 膜，并通过化学腐蚀法制备了开口直径 100 nm，尖端直径 80 nm 的纳米 通道。随后，通过溅射镀膜法在尖端镀上一层 Au 膜，最后在 Au 上通过循环伏安法聚合了一 层导电高分子聚苯胺。所制得的纳流控二极管的，整流的整流特性随着 pH 变化而变化。同 时，聚苯胺在不同电位下具有三种氧化还原态，通过对所制备的纳流控二极管施加相应的氧 化还原电压，可实现三种不同氧化还原态的聚苯胺之间转换，从而实现整流比在较大的范围 内（1。5-52）可调。

目前，纳流控二极管已广泛应用于生物传感器，分子选择性富集和传输等领域[1]。G。 H。 Xie

等[11]从生物离子通道的亲疏水性和离子选择性传输的特性中得到启发，将疏水分子 1-(4-氨基-苯基)-2,2,2-三氟-乙酮 (APTE)。修饰在锥形 PI 纳米通道表面。由于 APTE 可与碳酸根离子 吸附和脱附的可逆化学反应，使得该纳流控二极管可通过调节本体溶液中碳酸盐浓度以实现 导通和阻断。同时该纳流控二极管可实现从关到全开之间的多级调节。全开和关状态之间电 流比达到了约 5000。为实现离子传输的可控性，H。 Zhang 等[7]首先通过重离子轰击法在 PET 膜上打孔，再在 PET 膜两面分别用不同浓度的氢氧化钠溶液进行腐蚀，制备了沙漏状纳米通 道，并将聚丙烯酸嫁接到通道的一侧，通过控制门电位的位置来实现纳流控场效应管，并对 门电位的位置与纳米通道的离子传输性质之间的联系进行了深入探讨。

此外，由于纳流控二极管具有和半导体二极管的相似性，近年来，不少研究小组报道了 纳流控二极管在电子技术中的应用[14-16]。例如，P。 Ramirez[14]等将纳流控二极管作为电路元件 并与传统电路元件相结合，设计出放大电路，该电压放大器可在液态环境下工作。由于外界 信号可对纳流控二极管的阻抗产生影响，故有其在传感器方面有潜在的应用价值；随后，P。 Ramirez 等[15]又利用纳流控二极管实现了对外部噪音信号的转换；J。 Gao 等[16]将介孔碳层和 大孔铝层相结合，制得了整流比最高达 449 的纳流控二极管，并在该纳流控二极管两侧引入

不同盐浓度的溶液，设计出浓差发电系统，其功率最高可达 3。46 W/m2。

1。2 整流及其产生原因

整流是纳流控二极管最为重要的性质之一，整流的产生主要是由于对称性的破坏，包括 结构不对称，本体浓度不对称和表面电荷不对称[1]。

1。2。1  结构不对称

锥形纳米通道是常利用的结构之一。Z。 Siwy 等[8]通过 Bi 离子轰击 PET 膜，并对轰击出 的孔洞采取单面化学腐蚀的方法，制备出了开口端直径约为 600 nm，尖端直径小于 15 nm 的 锥形单纳米通道。由于 PET 的表面在化学腐蚀的作用下产生了羰基，而羰基的等电点约为 3， 当溶液 pH 为中性时，纳米通道的表面将带有负电荷。由于尖端的直径小于双电层厚度，因 此该区域具有很强的离子选择性。其结构示意图如图 1。1 (a)，该结构在 pH= 8 的 0。1 M KCl 溶液中可以观察到明显的整流。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-