近年来随着纳米制备技术的日趋成熟,高分子材料、硅、硅化合物以及其他无机材料制备的人工合成纳米孔道由于结构稳定、可重复利用、对环境的容忍性好等特点,开始逐步代替原始的生物体中的纳米通道研究。而其中的纳米单通道在仿生学、化学和生物分子检测、纳米尺度下的离子输运行为以及高性能纳米流体器件设计等研究方面显现出巨大的发展潜力,已逐渐成为科研工作者研究的重要热点领域。　　本论文主要利用高分子材料单纳米核孔设计纳米器件。在熟练掌握径迹刻蚀技术和深入理解非对称纳米孔在电解质溶液中的离子输运行为基础上,作者围绕影响纳米孔内离子分布的本质因素.表面电荷,开展了以下四个方面的工作:　　(1)pH梯度调控下的纳米流体二极管。将非对称的pH条件施加到高分子锥形纳米孔的两侧,孔道内部产生的pH梯度改变了纳米孔内表面电荷的分布和极性,在无需进行任何化学修饰的情况下使纳米孔的整流能力增强了15倍,这一体系将来可以被用作开发纳米尺度下pH调控开关以及pH传感器;　　(2)表面活性剂区域修饰调控纳米孔的整流特性。选取阳离子表面活性剂,通过物理吸附的方法对高分子纳米孔进行区域修饰,得到了整流系数大范围可调的纳米器件,在O.9 v的电压下得到了高达65的整流系数,另外活性剂修饰的方法简单廉价,重复性好而且可以通过水洗除去,非常适合实际应用;　　(3)原子层沉积法修饰高分子纳米孔。分别利用等离子体增强原子层沉积法和热原子层沉积法对高分子纳米孔进行修饰,对于百纳米尺度的纳米孔前者可以实现部分修饰,后者则可以完成高质量的全部修饰,电导法估算结果表明原子层沉积法可以将纳米孔的孔径缩小至1 nm以下,并且修饰氧化铝后单纳米孔的整流效应也发生了明显的变化;　　(4)弱溶解盐体系下纳米沉淀物引起的电流波动现象研究。负向电压下纳米孔道内存在离子的富集现象,弱溶解盐的存在会使纳米孔的尖端不断地堵塞和打开,作者通过调节电解质溶液浓度、弱溶解盐浓度和外加电压等参数,得到了振幅、频率、波形以及开关比可控的恒压模式脉冲信号发生器,其中低电压下出现的高质量矩形波与生物离子通道电流波动行为十分相像。　　以上工作中,前三项均是通过控制部分区域的异种表面电荷分布得到高性能的纳米流体器件,第四项工作则受益于表面电荷的区域迁移得到了纳流脉冲信号发生器,这些工作遵循纳米尺度受限空间内离子输运行为的一般规律,在修饰方法上提供一些新的思路,也为将来纳米流体器件在实际生活生产中的大规模应用指明了方向。