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仿生智能单纳米通道的研究进展 3雷2 , 侯旭1江( 1 国家纳米科学中心 仿生智能单纳米通道的研究进展 3 雷2 , 侯 旭1 江 ( 1 国家纳米科学中心 北京 100190) ( 2 中国科学院化学研究所 北京 100190) 摘 要 自然界的生命体经过亿万年的进化几乎完成了智能操纵的所有过程 ,向自然学习是智能新材料和新体 系发展的永恒主题 . 生物学纳米通道 ,典型的如水通道和离子通道 ,在细胞的基本分子生物学过程中发挥着重要的 作用 . 目前 ,仿生智能单纳米通道主要是从不同外场响应 (p H 值 、温度 、离子等) 来开展研究 . 文章主要结合作者所 在课题组的必威体育精装版研究进展 ,对受水通道和离子通道启发的仿生智能纳米通道系统的研究工作做一简要综述和展 望 . 关键词 水通道 ,离子通道 ,纳米通道 ,仿生 ,响应性 Recent studies of biomimetic smart single nanochannel s HO U Xu1 L ei2 , J IAN G ( 1 N at i onal Cente r f or N anoscience an d T ec hnol o g y , B ei j i n g 100190 , Chi na) ( 2 I nst i t ut e o f Che m ist r y , Chi nese A ca de m y o f S ciences , B ei j i n g 100190 , Chi na) Thro ugh millio ns of year s of evol utio n , lif e ha s under go ne al mo st all t he p roce sse s of i nt elli2 Abstract gent co nt rol . L ear ni ng f ro m nat ure i s t he et er nal t heme of t he develop ment of novel smart mat erial s a nd new i nt elligent syst ems . Biolo gical na nocha nnel s , fo r exa mple , wat er channel s and io n cha nnel s , play a ver y i mpo rt ant role i n ba sic cell ular molecular biolo gical p roce sses . Vario us bio mi metic smart si ngle nanochannel s which can respo nd to ext er nal sti muli ( p H , t e mperat ure , io ns , et c . ) are cur rently bei ng st udied . We repo rt o ur lat e st re search i nspired by wat er and io n channel s , and al so p resent a n over view of t hi s research fiel d . Key words wat er cha nnel , Io n cha nnel , Nanocha nnel , Bio mi metic , Respo nsiveness 米通道. 目前国际上已广泛开展了人工纳米孔道的 加工及其应用探索的研究 . 例如 ,哈佛大学利用离子 束刻蚀的方法加工了具有最小直径 ( 2 n m) 的固体纳 米孔 ,并把它用于 DN A 分子的检测[ 3 ] . 波兰和德国 科学家研究了非对称人工固体纳米孔道的离子输运 性质 ,发现类似于半导体二极管的整流效应[ 4 ] . 尽管 国际学术界在纳米孔道加工及其相关应用等领域已 经取得了多方面的成果[ 5 —7 ] ,但对仿生纳米孔道智 能化的研究目前尚处于起步阶段 . 引言 1 自然界的生物体中存在着各种各样的纳米孔 道 , 它们为生命活动的正常进行发挥着各自独特的 作用 ,例如水通道和离子通道进行选择性的分子和 离子输运[ 1 ,2 ] . 利用纳米技术 、分子生物学 、界面 化 学 、统计物理等综合方法研究和开发仿生纳米孔道 系统 ,将发展出一类具有重要基础研究价值和应用 前景的仿生智能响应性纳米孔道材料. 纳米孔道可 以分为纳米孔 ( na nopo re 或