含氮有机物是一类广泛存在于自然界的化合物,它与生命体有着极为密切的关系,在医药、染料、炸药等方面均有着广泛的应用。本论文利用超高真空扫描隧道显微镜(STM)这一强有力的表征手段,系统研究了各种含氮有机小分子在金属单晶铜的不同晶面上的组装与反应行为。结果表明,氨基经脱氢反应后与基底铜增原子的配位可用于形成诸如寡聚物、一维线形、二维网格状等结构,并能诱导手性分离现象的发生。由氨基脱氢所诱导的邻位碳氢键(C-H)活化的概率随着退火温度的升高而增大。另外,亚氨基氮(N)原子与基底铜增原子间的静电引力也可用于构筑二维网格状结构。通过以上研究内容,我们为进一步深化理解有机分子在表面上的组装与反应路径提供了思路。本文主要围绕以下三个部分工作展开论述:1、将1,3,5-三(4-氨苯基)苯分子作为目标前驱体沉积于不同温度的Cu(111)表面时,我们会观察到不同的组装结构。室温(298 K)沉积时,由于分子与分子间的作用力较弱,因此分子以未反应的单体形式吸附于铜表面;当基底温度为340 K时,分子中的一个氨基氢原子脱落,亚氨基氮原子与基底铜增原子配位,形成两种二聚体结构;当基底温度升至350 K时,我们在表面上观察到了二维金属-有机框架结构,且该结构中含有三种不同的六角形单元。结合密度泛函理论(DFT)计算,我们得到了这三种六角形复合物的结构模型,阐明了它们在孔状结构中出现概率几近相同的原因。本章工作展现了氨基化合物在铜单晶表面经脱氢反应与基底铜增原子发生配位的普遍性,并为表面上构筑金属-有机框架结构提供了新的路径。2、我们系统研究了具有不同氨基数的二重对称性前驱体分子4-胺基-P-三联苯和4,4’-二氨基对三联苯在Cu(111)及Cu(100)表面的反应。我们发现在340 K的退火温度下,两分子的氨基经脱氢反应后与基底铜增原子的配位均会形成具有两种手性堆积方式的产物,它们分别沿着偏离基底晶格高对称方向的±32°吸附。我们利用N,N’-二苯基联苯二胺分子中亚氨基氮原子与Cu(111)表面增原子间的静电引力构筑了大面积的二维孔状结构,不同畴区间也存在两种手性堆积方式。3、4-胺基-P-三联苯分子经一定温度的退火可在Cu(1 11)表面发生氨基邻位碳氢键的活化。通过对表面上反应产物的统计,我们发现氨基邻位碳氢键活化的概率随着退火温度的升高而增大,然而脱附现象与副反应的存在使得我们并不能在表面上完全得到氨基邻位碳氢键发生活化后的产物。