自组装是以有机分子为基元在表界面构筑纳米结构的有效方法，在分子电子学、表面图案化、分子与生物传感器等领域有着广泛的应用前景。传统的驱动分子在表面自组装的力包括范德华作用、氢键作用、偶极作用、配位作用等。然而以这些分子弱相互作用得到纳米结构往往缺乏必要的热力学和化学稳定性，与此相比，通过共价键连接的纳米结构分子间连接作用强，通常具有好的稳定性。此外，共价键连结的共轭分子具有良好的电子传输性能，在分子电子学中有潜在的应用价值。本论文以扫描隧道显微镜(STM)为主要研究手段，结合密度泛函理论计算，通过设计分子化学结构、改变组装环境等方法，制备出了一系列新型的通过共价键连接的能够被精确调控的表界面组装结构，并对分子结构及外界环境等影响因素展开了细致而系统的研究。主要研究内容分为以下几个部分:　　 第一部分利用STM研究了ADA-33因表面吸附诱导的构象异构体的辨别和拆分。ADA-33在高定向裂解石墨(简称HOPG)表面以两种不同的顺式构象异构体Ⅰ和Ⅳ吸附。当引入正辛酸(OA)后，发现仅仅只有一种顺式构象异构体Ⅰ能够和OA形成ADA-33和OA列与列相间隔排列的共吸附组装结构。这归咎于构象Ⅰ和OA在HOPG表面的外延生长结构匹配以及构象Ⅰ与OA分子间弱的氢键作用。　　 第二部分通过在硼酸脱水反应中简单的添加少量的水来调控化学反应的平衡，提高了表面共价有机网格(SCOFs)的自我调节和自我修复能力，从而获取高度有序的SCOFs。用这个方法，成功的构筑了三种具有不同尺寸不同周期的SCOFs，有序度最高可以达到200×200 nm2以上。并且水在有序SCOFs的形成过程中所起到的重要作用也通过热力学分析进行了讨论。　　 第三部分选取1，3，5-苯三甲醛和1，4-苯二胺作为起始分子在HOPG表面发生醛胺缩合反应构筑全共轭的SCOF。尝试了四种不同的反应条件，系统地考察了每种反应条件下得到的反应产物的结构和有序度。研究表明，两种反应前驱体以分子级别共混的情况下初始反应时大量核的形成导致生成的网格有序度不高，而采用两种反应前驱体分离的方法能够有效降低初始成核的数量，提高了最终网格的有序度。　　 第四部分以醛胺缩合反应为基础，选取三对分别含有醛基取代基与氨基取代基的芳香化合物作为起始分子，利用第二和第三部分中所使用的实验方法，制备出了具有直线形和zigzag折线形的一维纳米线。研究发现，双分子反应中两种反应前驱体的相对位置和初始浓度对最终反应产物的结构和有序度起着决定性的影响作用。