自从1983年Nuzzo和Allara在Au表面首次得到烷基硫醇类自组装膜（SAMs）以来，自组装膜（Self-assembled Monolayers，SAMs）的吸附机理和在实际中的应用就引起了科学界的广泛关注，关于自组装膜表面吸附方面的研究报道越来越多。随着自组装膜技术的发展，自组装膜在现实中的应用越来越广，它不仅可以用于金属防腐，还可以运用于生物传感器的应用，如今它在环境治理方面也有了新的发展。实验上对自组装膜的研究，只能从宏观上推测其吸附机理，而采用计算机模拟技术可以从分子甚至原子水平上对自组装膜表面的选择性吸附机理进行解释。在本文中我们采用分子动力学模拟和量子力学结合的方法进行计算。研究内容和创新性成果归纳如下：1.通过分子动力学模拟的方法研究了C18烷烃链分子在Si（111）表面形成的自组装膜的性质，通过六种不同的头基具体有甲基（-CH₃），炔基（-C=C），甲氧基（-OCH₃），腈基（-CN），氨基（-NH2）和羧基（-COOH）修饰自组装膜的表面，重点考察研究了不同头基对Si（111）表面形成的SAM的内部结构和表面性质的影响。通过对这六种不同头基SAM内部原子密度峰及表面积的分析得出以下结论：（1）三种亲水头基（-CN,-NH2,-COOH）由于之间可以形成分子间氢键作用，这种氢键的存在使得他们相对于三种疏水性头基（-CH₃,-C=C,-OCH₃）来说对自组装膜内部结构的影响要更明显。其中头基COOH由于相邻头基之间可以形成复杂的氢键网状结构，对其相应的SAM的内部结构影响最大。（2）含有三种亲水头基（-CN,-NH2,-COOH）的SAM的膜厚度以及其C18烷烃链分子与Si面基底之间的夹角普遍小于含有三种疏水头基（-CH₃,-C=C,-OCH₃）的SAM。（3）三种亲水性自组装膜的头基之间因为氢键的存在使得他们的表面相比于包含三种疏水性头基的自组装膜表面要更加平整而光滑。而含有三种疏水头基（-CH₃,-C=C,-OCH₃）的SAM的表面则更加褶皱。2.运用分子动力学模拟兼顾量子化学计算的方法对四种以Si（111）面为基底，包含甲基（-CH₃），炔基（-C=C），腈基（-CN）和羧基（-COOH）四种头基的平坦自组装膜与褶皱自组装膜表面的润湿性进行了研究。结果显示:模拟前后水球在头基为-CH₃和-C=C的自组装膜表面的覆盖率变化不大，说明褶皱度的增加对两种表面头基为-CH₃和-C=C的疏水性自组装膜表面的润湿效果影响不大；对于头基为-CN的两种自组装膜，它们主要通过两个烷烃链与一个水分子结合的桥式结构结合，并不能形成多水桥结构，褶皱度的增加没有改变它的这种结合方式，因此在模拟前后，表面褶皱度的增加对覆盖率没有太大影响；而对于表面头基为-COOH的自组装膜，它的两个烷烃链与水分子之间形成了双水桥结构，由于两个头基之间距离较短，使得水分子不能深入烷烃链内部，而随着褶皱度的增加，拉大了相邻表面亲水头基之间的距离，使得两个头基之间形成了很大的上下距离，这段距离为水分子向下吸附提供了空间，因此就会在两个头基之间形成多水桥结构，增大了SAM表面对水分子的吸附，使得褶皱自组装膜表面润湿性增强。3.采用DFT方法对三种亲水性头基与2-氯酚（2-CP）分子的两种构象的结合能进行了计算。通过对三种亲水性头基与2-氯酚的结合能、2-氯酚与水分子的结合能以及三种亲水性头基与水分子的结合能进行比较，结果显示，在对比2-CP与水分子形成氢键时的情况下，只有带有氨基头基的自组装膜可以顺利的将2-氯酚分子分离出来。在对氯酚类化合物的处理中，使用以氨基为头基的自组装膜可以对水中的氯酚类化合物进行富集和分离，从而达到去污效果。