本论文旨在利用第一性原理计算和Wannier紧束缚模型分析,从理论上研究了一种新发现的碳的同素异构体mC24的各种结构相关性质和体态拓扑性质。主要的研究方向是检查了mC24的机械稳定性,能量稳定性,动力学稳定性和热力学稳定性,并研究了新发现的mC24的拓扑性质,证明它是一个拓扑节线半金属。众所周知,碳可以用多种方式存在,并具有极好的从一种相向另一种相转变的能力。本文在前人工作和研究思路的基础上,提出了一种单包拥有24个碳原子的单斜晶系碳的同素异构体,并对其拓扑性质进行了研究。首先,我们根据声子谱确认了mC24的动态稳定性。然后,通过研究其能量/体积的关系,并与之前报道研究的碳的其他同素异形体进行比较,确定了mC24能量稳定性。然后,通过计算其弹性常数,以Born稳定性判据为依据,对mC24的力学稳定性也进行了研究。最后,根据分子动力学模拟研究了mC24的热稳定性。在确定了mC24的稳定性之后,我们特别关注了这种新发现的碳结构的本征拓扑响应。当“拓扑”一词出现时,我们就应该立即想到的是这是一种数学上的研究对象,并且该对象的属性在平滑变形下是恒定的。本论文对其进行了比较全面的研究,包括拓扑节线半金属的概念,mC24对拓扑的响应,mC24显示的不同拓扑特性,用于计算和研究这些拓扑响应的软件,以及所面临的问题及其对策和研究过程中采取的措施等。mC24的电子能带结构显示了在其能带结构的费米能级附近存在一个单独的狄拉克点,并且自旋轨道耦合效应打开了相对较大的带隙,这种奇异的能带结构预示着这个结构存在新颖的物理性质。对其费米面和受PT对称性保护的节线结构的研究表明,它是一个三维拓扑节线半金属。为了研究该结构的拓扑特性,使用了名为Wannier＿Tools的软件。表面态能带呈现出鼓面状,贝里相和贝里曲率的计算为该研究带来了更多的新颖性,并且证实了mC24中的拓扑节线的特征。本论文研究揭示了mC24中的确存在三维拓扑节线结构,并且该拓扑节线半金属有望实现许多应用,尤其是在光伏电子设备中。