从单分子层面深入理解超分子内相互作用的本质以及外界因素对超分子体系稳定性的影响,是构筑新型稳定的超分子结构关键所在。而在原子力显微镜技术基础上发展起来的单分子力谱技术（SMFS）已成为人们研究分子间/分子内相互作用的有效方法。本论文利用SMFS研究了葫芦脲这一大环主体分子与多种客体分子的相互作用力和结合常数,并从单分子层面证实了主体增强的客体分子对相互作用。同时将单分子力谱技术应用于光致异构特性分子以及药物浓度的检测。主要研究内容如下:（1）葫芦脲可以通过两端的羰基氧与金（Au）发生螯合作用,从而在Au表面形成自组装膜。为保证单分子实验的每次实验测量都在相同的初始条件下进行,我们探究了制备原子级平整的Au（111）基底的方法。通过比较三种不同的退火方式以及两种镀金速度对金面形貌的影响,最后确定了在镀金速度为0.3?/s,氢气退火10s的条件下可以稳定地得到原子级平整的Au（111）基底。（2）使用SMFS研究了三种带正电荷的客体分子与CB[7]的主客体相互作用,当针尖运动速度0.5μm/s时测得的相互作用力大小结果为Ad+（67±10 p N）＞Fc+（38±14 p N）＞Ph+（25±5 p N）。进一步地,在不同的力加载速率下测量了三种体系的相互作用力,并将主客体分子的解离过程结合Evans模型,估算得三种带正电荷的客体分子与CB[7]的结合常数数值分别为207.5 M-1（Ad+）＞11.11 M-1（Fc+）＞6.13 M-1（Ph+）,其变化趋势与传统化学方法得到的值一致。这不仅表明SMFS是一种很有潜力且可靠的微观测量手段,还表明在分子相互作用强度方面,宏观与微观规律很可能是统一的。（3）运用SMFS分别测量出针尖速度为0.5μm/s时苯环分子对、咪唑分子对、苯环-咪唑分子对以及多肽分子对的π-π相互作用力分别为56±9 p N、31±8 p N、77±8p N以及93±10 p N;并根据模型估算出了这几种分子对的结合常数分别为56.82 M-1、13.26 M-1以及105.64 M-1;表明相互作用力越大,结合常数也越大。加入CB[8]后,四种分子体系的π-π相互作用增强了大约50%,结合常数增大了4～6倍。这些实验结果在单分子水平证明了CB[8]的主体增强作用,同时证明了SMFS是一种超高灵敏度的微观分析工具,可以与传统化学检测方法相媲美,用于定量测量各种基于大环主体分子的相互作用。（4）偶氮苯衍生物（AZO）具有光致异构特性。通过SMFS得到的分子对断裂力信号的变化可以检测AZO构象的变化,测得AZO、带甲基紫精的客体分子（MV1）以及CB[8]三元复合物断裂时产生的力为80 p N。研究首次从单分子的角度验证了此光敏特性,为构建新型大环超分子智能材料和纳米反应器奠定了实验基础。（5）利用基于主客体体系的竞争配位作用,发展了一种基于SMFS来检测分子浓度的方法。在二元/三元主客体体系中逐步滴加甲基紫精溶液,发现出现力信号的概率与甲基紫精浓度存在一定关系,可用于检测一定浓度范围内未知浓度的甲基紫精。以上的发现都证明了SMFS在分子检测领域的应用潜力。