[实用新型]一种栅栏式离子电流整流器

说明书

本实用新型涉及纳流体领域，具体公开了一种栅栏式离子电流整流器，包括第一离子直通道、第二离子直通道、栅栏式纳米通道，栅栏式纳米通道由四个并列的长锥型纳米通道组成。本实用新型设计了一种长锥型纳米通道，当在第一离子直通道上外加正反电压时，由于长锥型纳米通道的离子选择性，使得纳米通道内的离子产生积累或流失，最终导致纳米通道自身的导电性和通道内的离子电流发生变化。本实用新型的主要优势在于：所述的离子整流工作全程仅通过施加外加电场实现，长锥型的锥形结构提高了整流的效率，使纳米通道中的离子电流更稳定。

技术领域

本实用新型属于纳流体领域，涉及一种新型的栅栏式离子电流整流器。

背景技术

纳米流体是指将纳米材料（1~100nm）分散在特定的液体介质中形成稳定的悬浮体系，由于其具有流动性好、抗沉降稳定性和相容性等优点，成为多个学科的研究新热点。对应的纳米流体技术是一种在纳米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术，随着社会的不断发展与进步，在电化学、海水淡化、DNA测序等诸多领域都会用到纳米流体技术。

整流通常是指在相同的驱动力推动下正向和逆向电流的电流幅值大小不同，传统的宏观整流方法是利用二极管的单向导电性组成半波整流、全波整流或桥式整流等整流电路，然而这些传统的整流手段无法适用于纳米尺度下的逻辑电路中，而且当前工艺手段制造纳米级二极管成本太高，所以利用纳米流体技术设计结构简单的整流器更加经济。

由二级管搭建的整流电路通常会产生谐波，从而产生整流效率下降、电流不稳定等缺点。而本实用新型所述的栅栏式离子电流整流器是通过在的电场作用下利用不对称纳米孔使得纳米通道内的离子积累与消散来产生整流效果，从而克服了谐波所产生的影响，使得这种整流方式在纳米逻辑电路中得到广泛应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供结构简单合理的栅栏式离子电流整流器，通过不对称纳米孔的离子选择性，使得纳米通道内的离子电流和导电性发生改变，从而达到整流效果，来解决纳米逻辑电路中的整流问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种栅栏式离子电流整流器，包括第一离子直通道、栅栏式纳米通道、第二离子直通道；栅栏式纳米通道由第一矩形纳米通

道和第一锥形纳米通道相互连接的长锥型结构，第二矩形纳米通道和第二锥形纳米通道相互连接的长锥型结构，第三矩形纳米通道和第三锥形纳米通道相互连接的长锥型结构，第四矩形纳米通道和第四锥形纳米通道相互连接的长锥型结构并列组成；其矩形纳米通道上端纳米孔与第一离子直通道下端边界相互连接；其锥形纳米通道下端纳米孔与第二离子直通道上端边界相互连接。

所述的栅栏式离子电流整流器的特征在于：当外加电场作用时，阴阳离子在正向电场力的作用下从栅栏式纳米通道向第一或第二离子直通道运动，或在反向电场力的作用下从第一或第二离子直通道向栅栏式纳米通道运动；所述的第一或第二离子直通道为长800nm，宽600nm的矩形，其长宽比为4:3；所述的栅栏式纳米通道为四个并列的长锥型纳米通道，其上半部分为高200纳米，宽120nm的矩形纳米通道；其下半部分为上端为孔径120nm纳米孔，下端为孔径10nm的纳米孔，高为200nm的锥形纳米通道。所述的栅栏式纳米通道中所有的连接处由半径1nm的圆角平滑连接。