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基于物理吸附的表面自组装是在表面获得分子级可控结构的有效方法，近年来受到研究者的广泛关注。物理吸附的分子与基底的作用力较弱，其自组装膜结构受分子间作用力的影响较大，因此探讨分子间作用力对物理吸附自组装膜结构的影响就显得非常重要。本论文选取基于范德华力或氢键的分子间相互作用下的物理吸附自组装体系作为研究体系，通过改变分子链长、分子结构、基底等途径来调节分子间作用力，并利用扫描隧道显微镜(STM)研究分子间作用力对自组装膜结构的影响，探索基于物理吸附的表面自组装规律。主要研究内容和结论如下：
1.利用STM研究三种结构相似、链长不同的非离子型氟表面活性剂分子FSN、FS-300、FSO在Au(100)和Au(111)表面的自组装。研究结果表明，三种分子都能在Au(100)表面形成稳定、有序的自组装膜，且都有褶皱存在，其褶皱的存在是由分子间距太小而产生的范德华排斥力所导致。FS-300分子链最长，分子间范德华排斥力最大，因而自组装膜的褶皱间距最短；FSO分子链最短，分子间作用力弱，因而其自组装膜均一性较差、膜中存在较多分子缺失；FSN则由于其合适的分子间作用力，而在膜中没有观察到分子缺失。在Au(100)基底上显著体现出链长对自组装膜的影响，但在Au(111)基底上，链长影响并不明显。Au(111)表面上FSN、FS-300、FSO分子均以(√3×√3)R30°的结构吸附于基底上，形成的大畴尺寸、少缺陷、高稳定性的有序自组装膜。
2.利用一步加热蒸发法在Au(111)表面上制备得到两种结构相似的双羧基有机分子2，6-萘二羧酸(NDC)和4，4’-联苯二甲酸(BDC)的自组装膜，并在气/固界面下进行STM表征；同时初步研究了NDC分子在Au(100)表面的自组装。结果表明，两种分子虽然结构上存在一定的差异，但其在Au(111)表面的自组装膜表现出很多的共性。NDC和BDC分子都通过分子两端的一对羧基与旁边分子形成二重氢键并不断延伸成一条-维长链，链与链之间通过范德华力作用，形成有序的自组装单层膜；它们都形成与Au(111)基底不匹配的膜结构，其芳香环均与金基底的〈110〉成20°角。由于分子链长的不同，它们的单胞参数存在一定的差异，NDC的单胞参数为：a＝1.20±0.04nm，b＝0.77±0.04nm及角γ＝136±4°，BDC的单纯胞参数：α＝1.41±0.04nm，b＝0.83±0.04nm及γ＝136±3°。用相同的方法在Au(100)表面制备得到NDC分子的有序自组装膜，但是膜的面积不大，表面的大量金岛破坏了膜的连续性，且该膜存在分子缺失。其单胞参数为：a＝1.20±0.04nm,b＝0.72±0.02nm,y＝120±4°。
3.通过一步加热蒸发法在Au(111)表面制备得到方酸分子的有序自组装膜并对其进行STM表征。研究表明，方酸在Au(111)表面形成两种结构的自组装膜，一种结构中，分子平躺吸附在Au(111)表面；另一种结构中，分子竖直吸附在Au(111)表面。这两种结构都是通过分子间氢键以及范德华作用力作用成膜的。