和频振动光谱(SFG-VS)作为表界面研究的强大工具越来越受到人们的重视，并取得了丰硕的研究成果。尤其是最近十年，和频振动光谱的仪器、实验和理论方法取得了长足的发展。然而，和频振动光谱技术对复杂分子体系的研究还很局限，其中最主要的原因是受限于和频光谱技术及和频光谱的数据分析。为了更好地克服和频振动光谱数据分析带来的的困难，我们搭建了世界上分辨率最高(0.4cm-1)且具有高信噪比(SNR)的高分辨宽带和频振动光谱（HR-BB-SFG-VS）。由于HR-BB-SFG-VS获得的界面和频振动光谱的线形是界面振动光谱测量到的最准确的本征线形，因此通过对该线形的数据分析，可以获得复杂体系界面相互作用和振动相干动力学行为的准确信息。分辨率的大幅度提高使我们能够测量和分析出界面分子振动光谱上的细小差别，从而确定分子结构和构象的差别。本文利用HR-BB-SFG-VS系统研究了气液界面的磷脂单分子膜的结构和构象。本论文分为以下几个章节。　　第一章，介绍了和频振动光谱研究的历史和发展。在此基础上重点介绍了和频振动光谱定量测量和分析的基本原理以及和频振动光谱在光谱线形的定量测量和分析中的基本原理。　　第二章，介绍了和频振动光谱仪器的发展并详细介绍了高分辨宽带和频振动光谱的搭建和优化。　　第三章，利用搭建好的高分辨宽带和频振动光谱研究了纯水表面胆固醇对三种天然的鞘磷脂单分子膜的有序度的影响。通过HR-BB-SFG-VS具有高分辨率的优势，分辨出的新峰可以更好地帮助我们去分析测量得到的光谱数据，通过分析我们发现胆固醇能使鞘磷脂中的鞘氨醇骨架变得更加有序，但N-linked饱和烷基链的构象却不发生改变。此外，鞘磷脂的鞘氨醇骨架比N-linked饱和烷基链具有更强的旁式扭曲效应(gauche defect)。该结果不仅加深了对纯水界面鞘磷脂与胆固醇相互作用的了解，还表明HR-BB-SFG-VS具有探测界面复杂分子体系的能力。　　第四章，利用高分辨宽带和频振动光谱对胆固醇和鞘磷脂之间的氢键相互作用进行更为深入的研究。发现胆固醇会使卵清鞘磷脂(egg sphingomyelin，ESM)两条烃链中的鞘氨醇骨架变得有序，而对另一条N-linked的饱和脂肪酸烃链几乎没有影响。这是因为胆固醇的插入破坏了鞘氨醇骨架上羟基与头基上PO2-基团之间形成的分子内氢键，使鞘氨醇骨架末端甲基的取向更加直立;同时胆固醇末端亲水的羟基与鞘磷脂头基上的PO2-基团形成了分子间氢键，使得ESM极性头基上的PO2-基团的取向更加平行于界面。本研究首次从分子水平上阐明了气液界面鞘磷脂与胆固醇水合作用的机理，深化了胆固醇对细胞膜结构和功能影响的机制的认识。　　第五章，应用高分辨宽带和频振动光谱(HR-BB-SFG-VS)手性检测结合二次谐波(SHG)手性检测方法，系统研究了气液界面不同膜压条件下聚集态的DPPC单分子膜的微畴手性来源的分子机理。研究表明DPPC在纯水界面聚集所形成的宏观结构手性和DPPC分子自身的前手性。通过SHG-LD对DPPC单分子膜的测量以及SFG-VS对DPPC分子中烃链甲基手性的测量，证明了其宏观结构手性的来源是分子手性;通过SFG-VS对DPPC分子中手性碳相连的亚甲基手性的测量，证明了前手性不仅与分子手性无关，也与聚集形成的宏观结构手性无关。本研究首次从分子水平上阐明了DPPC单分子膜手性结构的形成机理，对理解自然界手性起源具有重要意义。　　第六章，结论与展望。