二极管器件SPICE电路模型对锥形离子通道I-V特性曲线的模拟

离子整流性是纳米离子通道的一个重要特征,具有整流性的离子通道体系也被称为纳米流体二极管.本文比较了离子通道的泊松-能斯特-普朗克(PNP)方程组模型和固体半导体的扩散-漂移模型,提出可以使用二极管器件的仿真电路模拟器(SPICE)电路模型对离子通道体系的电流-电压(I-V)曲线进行模拟.以锥形离子通道的PNP数值模型的计算结果为基础,通过对这一体系进行讨论,给出一个锥形离子通道的SPICE电路模型,它可以较好地模拟I-V特性曲线.离子通道SPICE电路模型的建立可用于研究纳米流体二极管作为一个器件在电路中的应用.

简易制备高整流比的异质纳米通道

生命体内的离子通道在各种生物功能调节过程及生命活动中具有重要的意义.模仿生物孔道的离子输运性质,构筑人工纳米通道,并研究人工纳米通道的离子输运性质是一项具有重大意义的研究课题.本文通过双面阳极氧化和原位扩孔结合的方法制备了对称结构的沙漏形氧化铝纳米通道.通过在对称结构的沙漏形氧化铝(AAO)纳米通道一侧粘贴一层透明胶带,经过热处理后,获得了一种具有高整流比的有机-无机异质纳米通道.基于非对称的结构和电荷分布,氧化铝纳米通道与有机纳米通道在复合区域形成异质结构.由于多孔AAO纳米通道和有机纳米通道的协同效应,异质纳米通道表现出独特的纳米流体二极管特性,即在比较宽的pH范围内具有单一的整流方向.在该体系中,氧化铝纳米通道内壁的羟基和有机纳米通道内壁的羧基在不同pH值下所带电荷性质不同,使异质结构纳米通道内壁表面电荷的性质和电荷密度发生改变,可以通过调节体系的pH来调控通道内的离子传输.