作为全球的重大挑战之一,癌症和基因疾病正严重危害人类的生命和健康。前人研究表明,金属元素可以通过与脱氧核糖核酸(DNA)碱基鸟嘌呤结合,打开鸟嘌呤和胞嘧啶间氢键,或者选择性地切断DNA序列,从而抑制其复制与合成,使癌细胞无法分裂,起到抗癌作用。其中,铜被证实对癌症侵袭和迁移过程中有显著作用,具有潜在的抗癌应用。基于鸟嘌呤四分体结构的DNA四链体存在于细胞端粒,对染色体的稳定、端粒长度的维持、基因的调制等都具有至关重要的作用。黄嘌呤作为典型的嘌呤分子,是原始核酸的前驱体之一,不仅普遍存在于人体组织和体液中、参与人体的各种重要生理功能,还被证实可以形成稳定的四分体取代鸟嘌呤四分体而形成新的人造四链体。鉴于铜金属和黄嘌呤重要的生化功能,理解二者之间的相互作用具有重要意义。基于此,本论文利用扫描隧道显微镜结合密度泛函理论建模,研究了Cu(111)表面黄嘌呤-铜复合物的形成、结构特性以及不同制备条件对所得复合物的影响。在超高真空条件下,通过改变衬底温度、退火温度、分子覆盖率等因素,对Cu(111)表面黄嘌呤-铜复合物的形成进行了研究。结果表明,分子的沉积温度和后退火处理温度可以有效改变Cu(111)表面形成的结构和所得结构的手性。通过密度泛函理论计算对Cu(111)表面形成的不同的黄嘌呤-铜复合物结构相进行了几何构型和能量的分析。理论结果表明,二聚体结构是表面不同复合物的基本组成单位,表面共出现五种不同的二聚体结构,并且全部是由相同手性的黄嘌呤分子组成。衬底温度为255K时表面存在的密排结构全部由左手性二聚体构成,衬底温度为298K时,表面同时存在全部由右手性二聚体构成的密排结构。二聚体之间通过三种不同双氢键(N3-H···O2;N9-H···O6;N1-H···O6)连接,二聚体中的黄嘌呤分子的N7位置可以与基底表面游离的铜原子形成配位相互作用进一步稳定形成的复合物结构。经过理论计算证明,不同的制备条件不仅可以产生不同的复合物结构,同时可以控制结构相的手性:衬底温度低更倾向于形成单一手性的密排结构,即结构相由相同手性的黄嘌呤二聚体组成;衬底温度升高时,可以产生不规则和规则的网络结构,网络中包含不同手性的黄嘌呤二聚体。所有结构相都是由分子间氢键和分子-铜配位键共同作用形成。