金属富氮化合物作为新一代高能密度材料,英文是high energy density material（HEDM）,广泛应用于高能顿感炸药,推进剂,气体发生剂等含能材料的各个领域。寻找新的高能量密度材料具有重大的研究意义和实际应用价值受到越来越多科研工作者的重视。我们通常要求高能量密度材料的性能要优于奥克托今（密度高于20 g/cm³,爆炸速度每秒大于9 km,爆炸压力大于40 GPa）的性能。同时高能量密度材料的感度和安定性等性能与耐热低感度炸药三氨基三硝基苯差不多,但实际工作中我们通常把能量密度显著高于现有推进剂性能的都称为高能量密度材料。在众多含能材料家族中,金属富氮化合物的生成物是清洁无污染的氮气,是一种环境友好型的清洁能源材料,因此成为含能材料领域研究的热点。压力可以使材料的晶体结构发生改变,从而引起物理和化学性质的改变,高压条件下的结构因压缩导致原子重组,进而转变成不同于常温常压下结构的新型材料。压力可以有效地降低物质转化的化学势垒,因此在压力下可以获得常压下难以合成的新材料。本文从该角度出发,采用基于粒子群算法的CALYPSO结构搜索技术通过第一性原理模拟对具有潜在功能特性的碱土金属铍氮化合物的高压行为进行了研究,系统地研究铍氮化合物的晶体结构、电子性质、成键机制和稳定性,获得了一些创新性研究成果。（1）我们预测了新型的铍氮化合物BeN₂,在BeN₂化合物中发现了两种具有平面之字形和三支状结构的N₄^4-阴离子。平面之字形N₄^4-阴离子空间对称群是P2₁/c,在0-48 GPa的压力范围内能量最低。而三支状结构的N₄^4-阴离子空间对称群是Cm,在48-100 GPa的压力范围内能量最低。Be原子提供2s电子来改变N₄^4-的成键状态,并利用Be 2p空轨道来容纳N原子的孤对电子,BeN₂在常压下分解成Be₃N₂和N₂后能够释放大量能量,其理论能量密度分别为2.48 kJ/g和2.95 kJ/g,是一种潜在的高能量密度材料,同时我们对其稳定性进行了研究,发现两种结构都可以在常温常压下稳定存在,是理想的高能量密度材料。（2）我们还预测了新型的铍氮化合物BeN₄,BeN₄化合物中发现了平面正方形N₄^2-环,这是第一次在铍氮化合物晶体中发现这种N₄^2-环。我们发现三种结构分别是二维的P4/nmm-BeN₄、P4/nmm-BeN₄晶体和Pnma-BeN₄晶体,Be原子提供两个外壳电子来改变氮原子之间的杂化状态,并使用空的2p轨道容纳N₄^2-的孤对电子。BeN₄在常压下也会分解成Be₃N₂和N₂,其理论能量密度分别高达4.577、3.371和5.253 kJ/g。该结构还有个吸引人的特征是平面正方形N₄^2-环中总共六个离域的π电子,说明该结构具有芳香性。我们通过对其稳定性的研究发现,二维结构可以在常温常压下稳定存在,而三维晶体需要3 GPa的压力可以稳定,也是一种理想的高能量密度材料。