科学家们开发了一种具有电控纳米门的多功能平台，可用于传感、化学合成、忆阻器和类脑计算等应用。该纳米门由膜中的小孔组成，通过沉淀物的形成闭合，通过沉淀物的溶解开启，这些过程由施加的电压调节。
一个可以开启或关闭以允许或阻挡物种通过的门适用于宏观尺度，例如用于控制牲畜移动的农场门，但也适用于纳米尺度，在纳米尺度上，门可以控制单个分子的转移。
由大阪大学的研究人员主导的合作开发了一种可以通过施加电力来开启或关闭的纳米门。该纳米门根据门两侧溶液中的材料和施加的电压表现出不同的行为，使其在包括传感和受控化学反应等不同应用中具有吸引力。
该纳米门由硅氮化物膜中形成的单个微小孔组成。膜被放置在形成于芯片上的流动池中，并在膜的两侧引入溶液。研究人员通过芯片上的电极向流动池施加电压，并测量结果的离子电流，这反映了离子通过孔的运输。离子电流对膜两侧溶液中的离子敏感；因此，离子的流动以及孔中金属化合物的沉淀或溶解可以被精确控制。
由于沉淀（使纳米门闭合）或溶解（使纳米门开启）造成的小孔直径变化导致了不同类型的离子运输。“沉淀物在负电压下生长并闭合孔，减少了离子电流，”研究的首席作者津贺诚说。“反转电压极性使沉淀物溶解，重新打开孔。”
在特定条件下，形成阻挡孔的沉淀物导致了迄今为止为纳米流体设备所实现的最高整流比，这是衡量离子仅朝一个方向移动的倾向的指标。作为整流器，该系统还可以表现为忆阻器；即在其电流与电压之间观察到记忆效应。孔中材料的连续沉淀和溶解导致了这种忆阻特性。
此外，孔内反应可以被调控，以允许生物分子检测。通过使用DNA来证明这一点。系统表现出独特的输出信号，因为单个DNA分子通过孔移动。
“利用施加电压精细控制孔径的能力应该允许根据特定分析物在进行测量前即时调整孔，”共同作者川井智司解释说。“我们还预期我们的方法可以用于开发反应系统，以访问新的化合物。”
在纳米流体电化学设备中使用具有单个可控孔的膜是一种多功能的方法，可以根据特定应用如传感、化学反应和类脑计算进行调整。
