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研究和控制分子在基底表面的自组装，是实现分子电子器件的重要前提条件。另外，对表面、界面分子组装和超分子结构的精确控制，仍然需要澄清和解决许多基本的理论问题。因此研究分子在二维表面的吸附规律，不仅对物理化学现象本质的理解具有十分重要的意义，并且为制造分子传感器、设计分子器件提供了重要的理论基础，对构筑各种功能的分子纳米结构有着重要的科学意义。表面的分子二维组装结构是分子间作用力和分子与基底间作用力协调作用的结果，其中分子间作用力包括样品分子间的作用力和样品分子与溶剂分子问的作用力。另外外界光诱导也能对分子的表面自组装结构进行很好的调控。本论文结合电化学方法和STM技术系统研究了基底效应、溶剂效应以及外界光诱导对分子界/表面自组装结构的影响，并以分子的有序吸附结构为模板，对富勒烯和DNA等功能性分子进行良好地固定和分散。论文分为以下几个部分：
一、为了考察基底效应对分子自组装结构的影响，研究了两个噻吩的羧酸衍生物噻吩—2—羧酸(TCA)和噻吩—2，5—二羧酸(TDA)在Au(111)和HOPG基底上的组装，高分辨率STM图像揭示了分子的内部细节、取向、排列方式等。在Au(111)基底上，分子通过S原子与Au原子之间的化学键吸附在基底的表面，分子与基底间的作用力对分子的组装结构起到主导作用。在HOPG基底上，TDA分子存在两种自组装结构，分子间存在氢键作用，并观察到双层吸附结构的存在。TCA在石墨表面则不能形成有序的吸附结构。分子间作用力与分子和HOPG基底间作用力大小相当，它们在对吸附结构的影响中占有同等重要的作用。这一结果表明，TDA和TCA分子的二维组装结构具有明显的基底依赖性，对揭示分子的二维组装规律和分子纳米结构的构筑具有重要的意义。
二、研究了溶剂效应对1，4—苯丙烯二酸(PDA)在HOPG表面组装结构的影响。结果表明，PDA的吸附结构具有明显的溶剂依赖性，共有两种吸附结构。其中I型结构为二维密排的结构，Ⅱ型结构为垄状结构。溶剂分子与PDA分子间氢键的存在，有利于有序结构的形成，特别是I型结构。溶剂的挥发性也极大地影响了分子的吸附结构，结构I更趋向于是动力学控制的结构，如果存在固液间的平衡，则有一部分Ⅰ型结构会转变为II型结构，最终达到热力学的平衡状态。但是最终的平衡状态与溶剂是否能与PDA分子形成氢键是密切相关的，在能与PDA分子形成氢键的溶剂中，I型结构占优势，而不能与PDA分子形成氢键的溶剂中，Ⅱ型结构为主要结构。
三、研究了紫外光照对4-戊氧基肉桂酸(AOCA)在Au(111)表面自组装结构的影响。光照前，AOCA能在Au(111)表面形成大范围的有序吸附结构。光照后，从STM图像上观察到具有规则形状的二聚体结构，二聚体能形成有序的分子列。这一结果表明，通过光化学反应的方法能够有效地控制分子的排列结构和分子吸附层的对称性。
四、利用电化学循环伏安和STM的方法研究了偶氮苯并15—冠—5在Au(111)表面的吸附结构和原位、离位光异构化。光照前，偶氮苯并15—冠—5能在Au(111)表面自发的形成有序的反式异构体畴区。将Au(111)电极在紫外光照后的偶氮苯并15—冠—5溶液中浸泡后，在Au(111)电极表面形成了一种新的分子排列——顺式异构体的有序畴区。原位光照反应后，有序的分子阵列逐渐消失，出现了许多亮团，这种现象在畴界边沿最为明显，这说明，光反应是从畴界处开始的。
五、以导电聚合物OPE为主体分子，Gd@C82和DNA为客体分子，利用自组装方法，在表面形成了有序的二元体系图案化阵列。Gd@C82和单链DNA与HOPG的作用力均很弱，无法在其表面形成规则有序的结构。分别与OPE共混之后，Gd@C82和DNA均能均匀有序地吸附在OPE的模板之中，OPE起到了良好的分子模板作用。其中，Gd@C82与OPE之间的静电力作用和DNA与OPE之间的氢键作用起到了稳定共吸附结构的作用。这一结果为构筑二维或三维超分子结构、从分子级水平精确控制和构筑多功能复合体系和单分子的空间固定等方面的研究新的思路。