中文摘要：

构筑、识别并调控功能分子相对于固体表面的几何结构、取向，明确分子的电子态以及分子与衬底的相互作用机制，对功能分子器件的研制尤为重要。为此，本项目选择具有碳笼结构的金属富勒烯Gd@C82极性分子，引入具有纳米周期结构的极性氧化亚铁介质层，构造新颖的分子/界面体系，采用超高真空扫描隧道显微术/扫描隧道谱技术研究介质层的周期Moiré结构控制分子的吸附与自组装；通过改变富勒烯分子的吸附位置改变其吸附环境，探讨介质层的极性表面势调制的电荷转移对分子的局域电子态密度的影响。该项研究将明确分子与极性介质层之间的相互作用机制，为分子的组装和电子态调控研究提供一个新的思路，同时为构造分子功能器件提供科学依据。

结论摘要：

功能分子器件中分子相对于金属电极表面的几何结构、取向以及分子的电子态极大影响器件的性能。富勒烯分子笼内嵌入的金属原子可引起明显的电荷转移，诱导分子的电学和磁学性质发生很大的变化，因此在单分子功能器件方面具有很高的应用价值。本项目选择金属富勒烯Gd@C82极性分子，通过系统地对比研究其在Cu(111)和Pt(111)上的吸附及电子结构性质，掌握了其在两种衬底上的生长规律。利用微分电导谱/图技术分别对吸附在Cu(111)和Pt(111)表面的Gd@C82分子进行了探测和成像，确定了Gd@C82分子内嵌金属Gd对其电子结构的影响。Gd@C82分子的电子结构不仅受其吸附取向的影响，还受其吸附环境的影响，例如分子间的偶极相互作用、表面上的吸附物（即C、CO、O）以及其下介质层电子结构的影响。我们研究了Pt(111)表面上FeO介质层因晶格失配而形成的具有非均匀分布的周期性表面势对C60和Gd@C82的吸附结构及电子态的影响。该周期性表面势不但可以调制C60分子的吸附取向而形成长程有序的(√133×√133)R17.5°超结构，而且还可以影响C60分子的电子态从而形成p(8×8)超结构。由于FeO薄膜周期性表面势的调制，Gd@C82分子选择性地吸附在其摩尔结构的hcp和fcc位置。而且，FeO介质层极性表面势与极性Gd@C82分子之间的偶极相互作用导致单个Gd@C82分子的表观高度远小于其几何直径。该项研究确定了Gd@C82分子在极性FeO介质层上的吸附位置与结构，揭示氧化介质层的纳米结构、极性表面势与分子吸附位置、姿态的关系；得出了金属富勒烯分子的吸附环境的改变对其局域态密度的影响，达到了预期研究目标。