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本文基于量子化学中的密度泛函理论(DFT)，采用从头算自洽场晶体轨道方法(SCF-CO)对当前非常热门的富勒烯分子填充单壁碳纳米管形成的纳米豆荚做了系统的理论研究，对其稳定性和电子性质进行了讨论；另外，还研究了水分子在碳管中形成冰相后的能量和电子性质。最后，计算了四类低维酞菁聚合物的能带结构。论文的主要研究内容如下：1C36分子链和聚合物填充单壁碳纳米管的稳定性和电子性质。
本文用从头算DFT-LDASCF-CO方法在6-21G*水平上首次计算了具有D6h对称性的C36分子填充单壁碳纳米管的能量和能带结构。系统地分析了C36分子的取向和密度、碳管的直径和类型等因素对C36豆荚的结构、稳定性和电子性质的影响，填补了对C36豆荚无报道的空白；计算了D6hC36的一种D2h共面聚合物填充扶手椅管(9，9)的电子性质；研究了C60分子链、六种二聚体及八种聚合物填充单壁碳纳米管的稳定性和能带结构；研究了冰管填充单壁碳管的能量和能带结构，讨论了冰管尺寸、碳管直径和类型的影响；计算了四类1D和2D酞菁聚合物的能带结构和电子性质。发现所有的聚合物包括取代衍生物都是半导体，带隔约0.50～1.27eV，聚合方式、取代基以及维数的变化都不能改变聚合物的半导体性质，但能带结构和电子特性各不相同。其中二维的苯并联酞菁Slab带隔最窄，能带最宽，将是良好的半导体。