纳米通道是指直径从0.1到100 nm的孔或管道状结构。根据通道材料可分为生物纳米通道和固体纳米通道。与生物纳米通道相比较,固态纳米通道具有优异的机械性能、低成本且易与器件集成等优势,故其在纳流体器件设计和优化、生物分子信息检测等科研领域有潜在的应用价值。蛋白质作为生命的物质基础,具有非常独特的物理化学特性,使得纳米通道在蛋白质单分子检测中具有一定的挑战性。本文对固态纳米通道内离子输运进行理论研究,利用分子动力学模拟通道内离子输运的影响因素并对若干组蛋白质拉伸通过石墨烯纳通道的过程进行模拟和分析。主要研究内容和结论如下:1)纳通道内离子输运的理论计算。以双电层理论、泊松-玻尔兹曼方程、离子电导等理论为基础,分析了氯化钠(NaCl)溶液浓度由低到高的变化过程中,纳通道内离子浓度、离子电导率与体态溶液浓度的关系,首次从离子间发生碰撞的角度揭示了纳通道尺寸和体态溶液浓度对通道中的离子迁移率的影响,对于可操纵的纳流控技术具有一定的指导意义。2)纳通道内离子输运的分子动力学模拟。利用分子动力学模拟建立纳通道内离子输运的模型,针对通道内离子输运特性异于体态特性给出全新的解释。模拟结果表明,通道两侧存在的电势下降和电荷聚集会对离子输运产生显著影响,并进一步探究了纳通道两侧离子浓度极化的原因,证实了纳通道具有离子选择通过性,电场强度和通道形状对离子电流强弱会产生影响,给应用于生物分子检测的纳传感器设计和优化提供了思路。3)蛋白质拉伸通过纳通道的分子动力学模拟。通过选取四组结构和性质具有明显差异的蛋白质,利用拉伸动力学方法模拟不同蛋白质通过纳通道的过程,对纳通道蛋白质测序的微观机理进行尝试性研究。分析了拉伸力、残基的均方根涨落、均方根偏差,以及多肽的回旋半径等动力学参数,初步观察并解释了不同性质残基通过纳通道时的运动状态差异和动力学变化,对于研究纳通道蛋白质测序的机制起到一定的启发作用。