由D,L-氨基酸交替连接形成的环状分子,采用平环状构象,通过氨基酸上的C=O和N-H基团与相邻环间形成分子间氢键,而自组装成开放型的环肽纳米管。环肽纳米管结构简单、稳定,易于合成,通过控制环肽氨基酸的数目和种类可以得到适合尺度和外壁性质的纳米管。基于环肽纳米管优越的结构特性,其在分子识别、生物离子通道、超分子自组装、药物设计、电子器件、光电材料和催化材料等方面有许多潜在的应用价值。成为物理、化学、生物和材料科学交叉学科中的研究热点。然而环肽纳米管特别易于聚集,其结构和性质的实验研究比较困难。分子模拟可以在原子水平上对纳米尺度的结构进行细致的研究,为此本文利用分子模拟方法,建立了cyclo-[D-Ala-L-Ala]n （n=3,4,5,6,7,8）, cyclo-[D-Phe-L-Ala]n （n=3,4,5,6,7,8）和cyclo-[（1R,3S）-γ-Acc-D-Phe]n （n=3,4）三个环肽系列的单体、二聚体以及纳米管模型,对环肽单体构象、二聚体的结构和性质、自组装纳米管的结构和性质以及纳米管的自组装和传输机理进行了系统的研究。研究结果表明,在cyclo-[D-Ala-L-Ala]n （n=3,4,5,6,7,8）, cyclo-[D-Phe-L-Ala]n （n=3,4,5,6,7,8）环肽体系中,随着n的增大,分子的构象数增大,环肽越不容易保持平环状的构象;预言了实验上还没有得到的n=7,8的环肽纳米管的平环状分子构象,揭示了环十四和环十六肽纳米管存在的可能性。当环肽由不同种氨基酸组成时,尤其在杂环肽中,它的两个残基面会产生差异,从而影响自组装体的性质。在α,γ杂环肽cyclo-[（1R,3S）-γ-Acc-D-Phe]n （n=3,4）中,由于单体的残基面分别由α,γ-氨基酸残基控制,因此存在差异。由不同氨基酸残基面接触形成的α-α型二聚体比γ-γ型二聚体稳定。以不同的残基面相接触和作为端口的二聚体表现出对CHCl₃分子不同的吸附和解吸能力。因此,可以通过改变纳米管端口残基面上的基团结构,对纳米管传输通道实现改性。环肽纳米管的内、外径和纳米管壁厚通过分析纳米管中的原子浓度分布得到。具有相同残基数的纳米管具有相同的内径;纳米管的外径大小受侧链影响;具有相同侧链的纳米管的壁厚相同。水分子在反平行的环肽纳米管中沿轴向呈现一维双向扩散,分子的扩散速度随纳米管直径的增大而加快。在环肽纳米管中,环间的超分子协同作用会改变单体和二聚体在纳米管中的结构和性质。受限于环肽纳米管中的水分子在氢键作用下协同运动;CHCl₃在纳米管cyclo-[（1R,3S）-γ-Acc-D-Phe]₃内则表现为固体的波动性,MDS偶尔的跳动说明分子在纳米管内可以移动。在对环肽单体、二聚体和纳米管结构、性质模拟的基础上,设计了具有各向异性的纳米管,并且在实验上得到了验证。同时设计了具有定向传输功能的环肽纳米管。