高效可靠的精确测量技术是实现各类科学发现的重要前提。纳米尺度乃至单分子水平的测量技术，是该尺度下分子材料和分子器件的直接表征手段，可为从分子水平设计材料、构筑器件提供重要实验依据。迄今单分子电学测量技术致力于为传统硅基半导体器件小型化提供自下而上的分子电子学的替代解决方案，另一方面，单分子尺度下的物理化学性质可由其电学性质体现，对基础研究领域中的单分子科学、自组装科学和有机合成化学均有很好的借鉴和助推作用。然而可靠、高效、高灵敏度的单分子电学测量技术的发展及相关科研仪器研制具有很大的挑战性，即需要发展一套合适、高效的表征手段来提高相同分子结体系在不同构筑方法及不同课题组间的可重复性，并能够推知分子结内部结构与电荷输运性质的关联。此外，由于大部分单分子电学测量实验的开展需要借助昂贵和复杂的仪器，造成从事该方向的门槛较高，投入较大。因此基于以上因素的考虑，我们亟需发展高效可靠的分子结构筑与表征的方法，致力于推动分子电子学乃至单分子学科的发展。　　本论文经过大量的文献调研和比较，认为采用机械可控裂结(MechanicallyControllable Break Junction，MCBJ)方法从事单分子电学测量研究具有较大优势。为降低MCBJ实验技术的门槛，我们从方法学角度出发，通过多种手段相结合，相对简便地制备MCBJ技术所需的适用不同体系的各种类型芯片，同时设计并搭建相应的仪器装置，最终构筑多种目标分子的金属/分子/金属结，并发展多种电学和谱学测量手段，对分子结进行表征。本论文的主要研究内容和结果如下:　　1.采用微加工手段结合电化学方法制备MCBJ所需芯片，发展EC-MCBJ方法。通过三电极恒电流沉积技术连结事先制备的微米间隔的悬空电极对，进而利用MCBJ技术成功构筑金属原子点接触和金属/分子/金属结。通过简便、灵活地更换电沉积镀液，获得了Au、Ni和Cu等金属原子点接触，并观察其量子电导现象。成功构筑BDT、双核钌有机炔和DMAB等体系的分子结，利用一维电导统计和电流-偏压特性曲线等方法进行了电学性质的测量，获得了这些分子的单分子电导以及电流-偏压特性。　　2.制备通过环氧树脂固定的具有悬空切口金丝的弹簧钢片，引入Notched wireMCBJ方法，同时设计并搭建匹配该芯片的设备和仪器，提出了分子电导的全景扫描方法。研究硬接触模式下分子结断裂和连结两个分过程的电导随距离演变的差异，同时实现MCBJ技术下软接触模式的测量，避免了snap-back效应的影响。获得OAE系列不同单元长度分子的真实、完整的电导信息，同时观察电子在该类分子中从直接隧穿到途经分子隧穿的演变;获得不同长度的双端巯基直链烷烃分子的电导-距离信息，对分子结电导和长度之间的关联及直接隧穿与途径分子隧穿两种模式的竞争做出一定预测;首次获得清晰的BDT分子结的二维电导-距离统计图，并观察到BDT分子结多个电导特征;首次获得吩噻嗪(PTZ)类衍生物分子的电导-距离信息，同时获得其通过酸碱调控下的较大的电导变化。　　3.利用微加工手段结合电子束光刻的方法制备芯片，采用Nano-lithographicMCBJ方法。利用相对简便的商用扫描电镜改装的电子束光刻系统，在预先制备的微米尺度电极对上套刻悬空纳米线，结合自行设计和搭建的MCBJ装置，获得更稳定的金属原子点接触及纳米间隔。通过该芯片进行了MCBJ力学过程的模拟和计算，提出了新的MCBJ支撑模型和衰减系数计算公式。获得PDI分子结的单分子电导，并结合拉曼光谱测量，获得PDI分子在电极对间隔这一热点内随偏振和偏压改变而改变的表面增强拉曼光谱信号。　　4.采用电化学方法刻蚀的针尖，结合烧融退火的金球基底，发展Tip-bead MCBJ方法。利用针尖和金球基底在弹簧钢片上相向而对位置的摆放，下拉钢片形成接触。成功构筑金的原子点接触以及PDI分子结，获得PDI分子结的电导-距离信息，并结合拉曼光谱测量，获得PDI的表面增强拉曼光谱信号。　　5.自行设计和搭建一台可实现超高真空/低温(UHV/LT)环境下机械可控裂结法与表面增强拉曼光谱(MCBJ-SERS)联用的系统，初步获得超高真空和低温环境，最大程度减弱外界环境对实验体系的影响，实现了更高水平仪器平台的搭建。