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计算机模拟是继实验和理论两大工具后,研究物质世界的第三大工具.当研究纳米量级的材料时,采用的计算方法通常有两类:第一类称为从头算法(ab initio)或从第一性原理出发的计算;第二类称为经验法或半经验法.从头算法从量子力学第一性原理出发,通过自洽迭代求解薛定谔方程,可以预测材料的各种微观性质.经验法根据已有的势函数解析地计算材料的某些性质.该论文包括两大部分.第一部分介绍从头算法从本人在这方面所做的工作.第二部分介绍利用经验势研究富勒烯分子和金刚石表面的碰撞反应、氢原子和碳纳米管之间的碰撞反应以及单壁碳纳米管储氢特性得到的结果.