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。利用纳米技术、分子生物学、界面化学、统计物理等综合的研究方法，将发展出一类具有重要基础研究价值和应用前景的智能纳米孔道材料。本文正是在这一研究背景下，致力于设计和开发研究具有一定结构和功能的仿生单纳米通道材料，以生物通道中非对称设计为灵感，从纳米通道的形状和化学组成两个方面入手，利用不同形状的单纳米通道材料和不同外场响应性分子的制备及各种非对称修饰方法的运用，实现了在仿生单纳米通道中的多响应离子输运的智能调控，为功能纳米通道材料的应用进一步奠定了基础，主要内容如下：　　 1.基于非对称结构的锥形聚合物单纳米通道的制备和具有钾离子响应性G-quadruplex DNA的分子序列设计，利用钾离子诱导DNA分子的构型改变对人工合成单纳米通道的有效孔径的改变，实现了仿生离子通道对钾离子在一定浓度范围内的响应性调控。此工作，一方面为研究和模仿生物体中的离子通道的开关、离子输运等提供了一种新方法；另一方面，为设计和开发仿生智能响应性纳米器件带来了一种新的设计思路，也为限域空间生物分子的构型研究提供了新思路。　　 2.基于对称结构的外双锥形聚合物单纳米通道的制备和通过在对称纳米通道中引入非对称化学修饰的思路，制备出同时具有pH开关和离子整流效应的仿生单纳米通道器件。采用等离子非对称化学修饰的方法，在对称的双锥单纳米通道的一侧修饰上pH响应性分子。修饰前，纳米通道的离子输运性质为线性，不具有整流效应，同时在不同的pH条件下，离子输运性质基本保持不变。非对称修饰后，纳米通道出现了明显的整流效应，离子输运在低于修饰的pH响应性分子等电点出现明显关闭，而在高于等电点则打开。　　 3.基于对称结构的外双锥形聚合物单纳米通道的制备和通过在对称纳米通道中引入非对称化学修饰的思路，制备出同时具有pH和温度非对称调控的仿生单纳米通道。通过制备出双锥形单纳米通道，并采用等离子非对称化学修饰的方法，在对称的双锥单纳米通道的一侧修饰上pH响应性分子，另一侧修饰温度响应性分子，成功地实现了多外场协同非对称调控离子输运的性质，这为开发更加复杂的智能纳米通道提供了一种新的设计思路。　　 4.基于非对称结构的锥形聚合物单纳米通道的制备以及采用金属离子溅射方法来实现制备稳定连续可控离子整流性质并具有化学组成及结构非对称的复合材料单纳米通道体系，与传统单一聚合物材料相比，它具有更好的稳定性且孔径易调控。这种通道复合材料为进一步的通道内单层自组装化学修饰提供了新的材料基础，为生物传感器的发展提供了一个新的研究平台。