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研究固体表面手性现象，不仅有助于对手性起源这一基本科学问题的认识和对手性物质的分离与拆分、不对称合成、异相手性催化等实际应用问题的深入理解，在手性纳米结构的可控构筑及其应用等领域也具有指导意义。然而由于分子组装过程的复杂性，表面手性的产生、传递及放大机制仍不十分清楚，如何控制分子在固体表面的组装手性，获得单一手性的全手性表面，是表面手性研究中的重要挑战。表面分子组装中的手性放大过程主要遵循两个重要的组装机制:1）“军官与士兵”法则:向非手性分子（士兵）的组装体系中引入少量的手性分子（军官）诱导非手性分子形成具有特定手性特征的超分子结构。引入的少量分子的手性决定了组装结构的手性。2）多数原理:在两种手性对映体的混合体系中，如果其中一种对映体稍过量，那么含量较多的对映体所对应的手性组装结构在表面上就具有绝对优势，这种现象也称为手性非线性放大现象。本论文通过自组装的方法，制备了一系列高度有序的二维手性纳米结构，并以扫描隧道显微术为主要研究手段，对发生在二维表界面基于“多数原理”或“军官与士兵”法则的手性放大现象进行研究，提出了手性位错、组装形貌等因素在表面手性组装过程中的作用机制，并利用主客体化学实现了对表面手性特征的调控。研究内容主要分为以下几个部分: 一、手性错配诱导的反常手性放大效应。 提出了手性错配对发生在二维表面基于“多数原理”的手性非线性放大现象的影响。通过调节溶液中手性共吸附物的对映体过量值(ee)，可以控制烷基链长度不同的间苯二酸枝状分子衍生物BIC-C6或者BIC-C16分子在表面组装形成全手性的组装结构，然而对于BIC-C10来说，这种基于“多数原理”的手性放大效应却是无效的。分子模拟表明BIC-C10的组装结构可以同时容纳两种互为镜像的手性对映体，形成手性错配的结构基元，而正是这种手性错配结构阻碍了单分子手性信息在超分子层次上的表达，并导致了最终手性放大的失败。 二、基于不同超分子组装结构的“军官与士兵”法则的研究。 从分子水平研究了非共价相互作用氢键在“军官与士兵”法则中的作用机制。在不同的BIC超分子组装结构中，手性放大现象都遵循“军官与士兵”法则，然而进一步研究发现，超分子组装结构的形貌不同，基于“军官与士兵”法则的手性放大强度亦不同。手性放大的强度正相关于超分子组装结构中有手性选择性的分子间非共价相互作用。由于单分子的手性是通过分子间的氢键相互作用传递到超分子层次的，因而，氢键在组装体系总的分子间相互作用中所占比例越高，相应的手性放大强度就越强。 三、利用主客体化学调控表面超分子手性。 基于主客体化学，利用超分子组装结构的客体响应性重排对表面超分子手性特征进行了调控。BIC衍生物与共吸附物手性醇可以形成单一手性的网格结构。在引入客体蔻以后，BIC-C8在客体诱导下发生客体响应性重排，并且相较于发生重排前的网格结构，由于分子间相互作用方式的改变，重排前后手性放大的强度也大不相同。而当BIC-C16作为主体分子时，其在客体蔻诱导下发生重排的过程中手性醇被排挤出了表面，此时即使使用对映纯的手性醇，整个表面仍然是外消旋的。该结果也说明了利用非共价键调控表面手性的灵活性。 四、对映体过量值调节的手性相转变:从异手性到均一手性的表面超分子组装结构。 通过调节溶液中两种手性对映体的ee值，实现了手性液晶分子从异手性到单一手性的超分子组装结构的可控调节。当控制溶液中对映体的ee值低于临界值时，两种手性单体在表面共结晶，共同组装形成异手性的片层结构;而如果增加其中一种对映体的相对含量直至其ee值超过临界值时，两种对映体就可以在表面上自发发生手性分离，表面上只能观察到含量较多的对映体所形成的全手性线型结构，而没有与其镜像的另外一种对映体的吸附。也就是说，在ee值改变的过程中，两种互为镜像的手性单体在表面上可以选择性地发生共结晶或者手性分离，表现出反常的手性放大现象。