作为能量密度高的有机分子,含能分子所形成的系统具有良好乃至优异的爆破性和易燃性,以其为原料构成推进剂、炸药等被广泛应用于工业和军事方面。当前,对含能分子系统的主要研究目标是改善其性能,特别是提高爆破性和降低灵敏性方面引起了广泛重视。但由于对含能分子系统中的基本相互作用特性及能量转移的动力学过程仍缺乏清晰地认识和把握,使得进一步的性能改善成为了巨大的挑战。为此,我们开展了本论文的基础研究工作,希望能够从原子层次上理解含能分子系统中的分子间作用特性以及能量转移过程,以促进相应的基础研究和应用前景发展。首先,人们已经注意到含能分子间的氢键作用能够同时实现含能分子系统爆破性的提高和灵敏性的降低,然而,目前对氢键如何影响含能材料性质的原因仍缺乏规律性认识。因此,本文在含有强氢键网络的高密度含能分子--3,6-二肼基-四嗪（DHT）的二聚体分子系统中,分析了不同异构体结构的氢键作用特性。研究结果显示,DHT二聚体平面结构具有比非平面结构更强的分子间氢键作用。尤其重要地,通过能量分解分析,我们发现DHT二聚体的氢键作用展现了明显的类共价特性,也就是存在不可忽略的轨道作用。而且,平面结构中的轨道作用与所有吸引作用的比值接近非平面结构的2倍。进一步地,我们还发现轨道作用随氢键强度的增强而增大,这成为了导致分子间相互作用强度增大的重要原因。此外,轨道分析还显示出氢键作用导致了分子间电子的离域化,即存在分子间贯通轨道,从而也从电子结构的角度支持了这一系统中的氢键作用具有类共价特性的结论。我们的研究不仅首次提出了含能分子系统中的氢键作用具有类共价特性,并通过上述分析也合理地解释了氢键作用能够促进材料实现低灵敏性的本质原因。进一步地,分子间能量转移在含能分子系统的保存和使用中起着关键作用,为理解此过程,理论上可通过分子动力学（molecular dynamics,MD）模拟在原子层次上实现对能量转移过程中反应机制的有效把握。动力学模拟可以实现对分子的结构、能量及相互作用特性变化等的有效追踪。因此,我们使用第一性原理分子动力学模拟方法,通过激发含能分子硝基甲烷二聚物中的高频本征振动（即:C-H拉伸振动）模式,研究了这一系统中的分子间振动能量转移过程,结合短时傅里叶变换得到了振动能量随时间的转移特性关系。尤其,我们的研究首次发现了一种分子间能量转移可比分子内能量转移快的途径,通过激发三个H原子相位相同的本征振动模式导致了这种有趣的情况。其机制通过给体H原子平面静电势的分析,被认为是偶极矩的变化引起分子内能量转移的减少导致的。此外,在此系统的异构体能量转移过程中,发现了两个单体分子的相对位置可发生改变,促使构象整体上朝着能量降低的方向演化。于此同时,振动能量从高频的C-H拉伸振动模式传递到低频(低于100 cm^-1)的分子间振动模式。这些发现为调节含能分子系统中的能量传递过程提供了重要参考,并可为理解分子间振动能量传递和反应机制提供理论基础。综上,本论文开展了分子间氢键作用结构特性以及能量转移动力学过程模拟研究,我们希望这些工作能够为提升含能分子的应用性能并为设计新型绿色高密度含能材料提供方法途径,为理解相关的反应过程乃至为进一步实现反应中能量转移的控制提供理论参考。