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研究二维超分子复合纳米结构的自组装规律，不仅对物理化学现象本质的理解具有重要意义，而且对进一步设计和合成人们所需要的功能纳米结构至关重要，尤其是制备基于多组分复合体系的功能性分子器件。由于多组分复合体系具有更为复杂的分子间作用和更大可变性的组装结构，所以研究多组分体系的组装过程对理解分子组装规律、制备功能性分子结构和器件具有重要意义。总结关于这方面的研究结果表明，在构筑新颖纳米结构的组分中，带有羧基官能团的分子扮演着非常重要的角色。因此，本论文工作主要利用STM技术，结合密度泛函理论计算，重点围绕基于芳香多酸衍生物分子的双组分以及主客体复合体系在固体表面的吸附组装进行研究，探讨其组装规律和组装过程中的驱动机制，取得了一些较有意义的成果。具体研究内容主要包括以下几个方面：
(一)对苯三酸在石墨表面形成超晶格结构的机理进行了探讨。实验结果证明，分子与基底间电子相互作用引起的吸附位点依赖效应会导致分子超晶格的形成。而且进一步实验发现，这种电子相互作用可以通过引入共吸附分子或在基底表面引入电荷进行调控。这些结果显示了调制分子界面电子相互作用的重大意义，并且对先前报导的单分子的位点依赖吸附效应是一个有力补充。
(二)在石墨表面构筑基于芳香多酸的双组分复合结构。在气-固界面，利用4，4-联吡啶调制芳香多酸衍生物分子在二维表面的组装特征，通过自组装方法，在表面构筑了有序的双组分复合纳米阵列。研究结果表明，吡啶与羧基间形成较强的N…H-O氢键，酸-吡啶-酸模式成为基本的构筑单元。吡啶/芳香酸复合体系的组装行为较原来芳香多酸分子有非常明显的不同。这表明，基于特定的分子间相互作用，引入相应的配体分子对调节分子的组装行为来说是一个可行且有效的方法。
(三)进一步研究在液-固界面，4，4-联吡啶/苯三酸、三嗪吡啶/苯三酸等双组分体系在石墨表面的组装行为，探讨了由于吸附稳定性导致的客体分子对双组分主体网格稳定性的影响，并原位观察了该组装结构的变化。
(四)对分子结构进行设计，可有效实现功能纳米结构的制备。设计并合成的偶氮四羧酸分子能够通过羧基之间的氢键在液-固界面形成两种不同尺寸、不同对称性的二维开放性Kagomé网格结构。并且发现一些客体分子例如蔻、三苯及富勒烯分子对这种开放的Kagomé有机分子模板网格具有不同的吸附选择性。结果显示，蔻只填充A型空腔；三苯与两种空腔均未形成主客体复合结构；C60分子对于NN4A形成的两种空腔网格具有几乎相同的选择性，而体积更大一些的C80、Sc3N@C80分子则对于六次对称的A型空腔有更高的选择性。本工作为进一步理解功能客体分子与模板、基底间的相互作用提供了实验基础，也让我们对于模板诱导富勒烯有序阵列的构筑有了更深入的了解。同时，我们所设计的模板为进一步解决分子识别等问题提出了新思路。
(五)讨论不同取代的(包括取代基位置不同、取代基不同)卟啉分子在二维表面的组装行为。通过改变四苯基卟啉分子外围烷基链的数目、取代位置(即改变取代基的对称性)、功能基团，利用STM和AFM考察了其在不同界面(石墨表面、硅表面、分子自组装膜表面)的组装行为。