手性分子是指结构镜像对称但又不完全重合的分子,常用于药物、化妆品、食品添加剂等领域。尤其在医药产业,由于绝大多数药物都是由手性分子构成,但左、右旋分子与生物体内大分子相互匹配、识别时通常会表现出不同甚至截然相反的生理作用。其中一种对人体有利,而另一种对人体有害,因而准确、高效地识别和分离手性分子在医药合成等领域具有重要意义。本论文使用基于第一性原理的密度泛函理论方法,选取自然界中唯一带有硫醇基的半胱氨酸对映异构体作为研究对象,模拟半胱氨酸异构体在Au(532)台阶表面上的吸附行为。通过对左右旋半胱氨酸分子在基底上吸附行为差异的分析,提出给基底施加外应变及台阶掺杂两种途径来探索增强半胱氨酸异构体分离能力的方法。计算结果表明在Au(532)表面扭结处掺杂Ag原子且施加2%拉应变后,半胱氨酸对映异构体分离能力增强了89%。此外,考虑到工业生产的实际需要,还探究了温度效应对半胱氨酸异构体分离能力的影响。本论文得到的主要结论如下:(1)半胱氨酸异构体吸附在Au(532)表面时,其硫醇基会发生解离反应,范德华力对体系吸附的影响不可忽略。半胱氨酸对映异构体在Au(532)表面上的吸附能差为0.18 eV,表明该表面对半胱氨酸异构体具有良好的分离能力。通过对左右旋半胱氨酸分子在Au(532)表面吸附构型的研究,发现其产生吸附能差异的原因主要是左右旋半胱氨酸分子与台阶表面形成的不同的共价键以及其吸附结构的差异引起的。(2)给基底分别施加了2%、1%的压应变和拉应变,发现虽然半胱氨酸异构体分子在不同应变条件下稳定吸附构型均相同,但分离能力差异明显。当给基底施加压应变时,其在Au(532)表面上的分离能力减弱;而当受到拉应变时,其分离能力增强。主要原因是压应变限制了左右旋半胱氨酸分子在Au(532)表面上的吸附差异。将外应变能够调控Au(532)表面对半胱氨酸异构体分离能力的发现拓展到其它金属表面(Ir、Pd、Pt、Cu和Ag)来探究该方法的普适性。结果发现,无论在哪种金属表面上,施加拉(压)应变均能增强(减弱)左右旋半胱氨酸分子的分离能力。(3)半胱氨酸对映异构体在不同的掺杂合金表面上分离能力差异明显。当在台阶处掺杂Pd和Pt原子时,左右旋半胱氨酸分子分离能力减弱;而掺杂Ag原子时,左右旋半胱氨酸分子的分离能力增强。将外应变能够调控金属表面对半胱氨酸异构体分离能力的发现拓展到合金表面,结果发现无论在哪种合金表面上,施加拉(压)应变均能增强(减弱)左右旋半胱氨酸分子的分离能力。(4)研究发现吸附能差异的产生本质上主要源于异构体与基底的电子作用差异,且无论是何种应变条件下或掺杂了何种金属原子,左右旋半胱氨酸分子间电子能差异越大,其吸附能差异越大,分离能力越强。此外考虑到工业生产中对温度的实际需求,我们研究了温度对分离能力的影响。结果发现,随着温度的升高,半胱氨酸异构体在合金表面上分离能力逐渐增强,而在应变条件下分离能力略为减小。但在室温下,无论是施加外应变还是台阶掺杂,金属台阶表面对半胱氨酸对映异构体均有良好的识别和分离能力。