自20世纪80年代末以来,纳米技术在信息、材料、生物、微电子和微制造方面显示出越来越重要的应用前景,已成为世界关注的重要科技前沿之一。随着纳米科学技术的发展,设计和构筑具有特定功能和性质的纳米结构成为人们十分感兴趣的研究热点。而且随着电子器件越来越小型化,人们对纳米结构的需求也越来越迫切,需要对其进行广泛的探索和研究。通过自组装技术,以纳米材料为单元,能有效地构筑纳米或微米尺度上的功能结构。本文利用机械与化学结合的方法在四类溶液中用金刚石刀具刻划硅片,使得有机分子和硅之间以共价键连接,实现了对硅片的“成形并功能化”的一步完成,为纳米尺度功能化结构的构筑提供了一定的实验基础。(1)首先分析了硅在芳香烃重氮盐、烯烃、卤代烃和醇四类材料中可控自组装的反应机理,比较各种材料的成膜难易度及膜的稳定性。(2)利用可控自组装微加工系统,在溶液中对硅表面进行可控自组装实验,初步研究了切削刀具、切削力大小等五种因素对切削处生成自组装膜(SAMs)质量的影响,总结出较适合膜生长的参数。(3)用原子力显微镜(AFM)对自组装膜的表面形貌进行了表征,用X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱对自组装膜进行了检测,用接触角仪测量了六种自组装膜的接触角,并利用原子力显微镜对自组装膜的纳米机械性能进行了检测,证明机械-化学方法可以方便快捷地实现硅表面的改性。(4)在硅表面通过刻划组装形成苯甲酸重氮盐单层膜,在膜上进行了共价连接单链DNA(ssDNA)的初步研究,利用荧光显微镜检测到了DNA的存在,实现了DNA在硅表面的有效固定,并通过实验研究了单链DNA探针的浓度对其固定效果的影响,为构建DNA生物传感器和DNA芯片奠定了基础。