Nanokanäle in Ionenspur-geätzten Polymermembranen haben ein breites Spektrum von Anwendungen in der Biotechnologie. Sie sind geeignet zur Detektion von Biomolekülen, wirken als gezielt ansprechbare Nanostrukturen und stellen hochselektive molekulare Filter dar. Für all diese Anwendungen ist es sehr wichtig, Kontrolle über die Eigenschaften der Kanalwände auszuüben, also deren Oberfläche so zu funktionalisieren, dass spezifische Anforderungen bezüglich der Hydrophobizität, Selektivität und Wechselwirkung mit durch den Kanal durchtretenden Molekülen erfüllt werden. Einzelne konische Nanokanäle wurden durch gezieltes chemisches Ätzen der geschädigten Bereiche entlang Ionenspuren in Polymermembranen erzeugt. Diese Behandlung resultierte in der Erzeugung von Carboxyl-Gruppen auf der Oberfläche der Kanalwände. Diese Gruppen wurden sowohl mit Molekülen mit variabler Polarität als auch mit chemischen Gruppen, die als Bindungsstellen für verschiedene Analyte dienen, funktionalisiert. Es ist wohlbekannt, dass durch negativ oder positiv geladene konische Nanokanäle entweder Kationen oder Anionen bevorzugt hindurchtreten können. Dadurch wird der Ionenstrom durch den Kanal gleichgerichtet. Das Gelingen des Verfahrens zur Funktionalisierung wurde durch die Messung der asymmetrischen Strom-Spannungs (I-V) Kurven und der Permselektivität der Kanäle geprüft und nachgewiesen. Die funktionalisierten konischen Einzelkanäle wurden erfolgreich für die elektrochemische Wechselwirkung mit bovinem Serumalbumin verwendet. Die hier präsentierte Arbeit beinhaltet auch die Herstellung und die, sowohl experimentelle als auch theoretische, Charakterisierung eines amphoteren einzelnen Nanokanals, der mit Lysin- und Histidin-Ketten funktionalisiert wurde und dessen Ladungszustand somit sehr empfindlich auf den äußeren pH-Wert reagiert. Diese nanofluide Diode, die durch die Anlagerung amphoterer Ketten auf der Oberfläche eines Nanokanals entsteht, vereint eine große Bandbreite an Gleichrichtungseigenschaften in einer einzelnen Nanostruktur. Des Weiteren wurde ein neuer, einfacher Ansatz zur Integration biosensorischer Elemente in Nanokanäle eingeführt, bei dem elektrostatische Selbstanordnung bifunktioneller makromolekularer Liganden auf den Kanalwänden ausgenutzt wurde. Diese Liganden wurden wiederum zur spezifischen Detektion von Protein-Analyten verwendet. Der hier gezeigte Ansatz ermöglicht auch die Herstellung supramolekularer, mehrlagiger Strukturen innerhalb der Nanokanäle, welche von starken Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen stabilisiert werden. Die Integration „intelligenter“ Polymer-Bürsten, bestehend aus zwitterionischen Monomeren in konischen Polyimid-Nanokanälen, durch die eine neue, hochfunktionelle, gezielt über Signale ansprechbare chemische Nanostruktur entsteht, wurde zum ersten Mal berichtet. Verglichen mit anderen Anordnungen aus geladenen Monolagen ermöglicht die hier gezeigte Strategie einen höheren Grad an Kontrolle über die Gleichrichtungseigenschaften. Zusätzlich wurden Nanokanäle mit Poly-N-Iospropylacrylamid und Poly(4-Vinylpyridin) Bürsten funktionalisiert, um die Durchfluss-Eigenschaften auch thermisch oder über den pH-Wert kontrollieren zu können.