借助于扫描隧道显微镜(STM)，通过操纵单个原子和分子能够精确构造出具有特定大小、形状和功能的人工纳米结构。但是在STM操纵表面上吸附的简单原子体系中，关于吸附单原子和多原子系统的振动激发和动力学过程，以及对这些过程的局域空间探测的理论模拟还很缺乏。　　 本文采用第一性原理计算和经验势计算，并结合振动热激发模型和紧束缚模型，从原子尺度上研究了金属表面吸附的单原子和原子链的振动动力学，模拟了振动态的非弹性隧道谱及其空间分布。首先，我们采用第一性原理计算和振动热激发模型对STM在Cu(111)表面上操纵单个Co原子横向运动的机制和动力学过程进行了研究，发现和以往STM操纵其他原子和分子的实验观测不同，Co原子沿Cu表面的运动是由它的横向受阻振动模被直接激发引起的。更重要的是，对Co原子的迁移率和偏压之间的非线性依赖关系进行模拟后发现，在实验中的低温条件下，Co原子在fcc和hcp位置间的跳跃越过了一个非绝热的势垒。由于第一性原理计算量的限制，笔者采用一个经过广泛测试的经验势研究了Cu(111)表面不同Co原子覆盖度下系统的振动性质，在使用大尺度超级原胞时，得到接近单个Co原子吸附情况的横向振动模的寿命。Cu表面单个Co原子的横向和纵向振动模的极化分布表明它跟周围衬底原子有很强的耦合作用。接着我们将研究体系从单个吸附原子推广到多原子的—维原子链体系，研究了吸附在Cu(111)表面的线型Cu原子链的振动性质。在有限长链中发现了分立的振动态，它们的能量和局域振动态密度显示了一维量子化行为。原子链中量子化的振动态能够和STM与衬底之间的隧穿电子耦合，我们采用一个简单的紧束缚模型描述电子态和一个合理的近似描写电声耦合相互作用，模拟了这些量子化的振动态的非弹性隧道谱的空间图像，它显示了振动激发几率在原子尺度的分布。本文的研究结果对于原子尺度的扩散，摩擦，能量的转移和耗散机理的理解以及表面动力学过程的微观认识和探测具有重要的科学意义。