自从1994年Parker等人提出纳米气泡的概念后,纳米气泡的研究越来越受到研究者们的广泛关注。最近的研究进一步发现其具有的一系列超出人们的预期的特别性质,如超稳定性和高密度状态。纳米气泡在环境、生物和医学等领域有广泛的潜在应用,如水处理、水产养殖、农业种植、保健和超声成像及气泡载药等。现在,纳米气泡已经成为了界面科学和软物质领域研究的热点方向。纳米气泡主要指的是一种分布在固-液界面上或者处于液相环境中纳米级的气态聚集物,分为界面纳米气泡和体相纳米气泡。从1994年纳米气泡概念的提出至今,对界面纳米气泡的研究相对比较深入,实验上可通过原子力显微镜观察到在疏水表面上存在着纳米气层或纳米气泡。人们普遍认为纳米球形气泡无法达到稳定的平衡,一直怀疑体相纳米气泡的存在,所以深入研究体相纳米气泡的形成机理与稳定性显得尤为重要。我们利用分子动力学模拟的方法对甲烷体相纳米气泡的形成过程所需要的条件进行了研究,并讨论了纳米气泡的稳定性、气泡寿命以及其它相关性质。发现只有系统中的甲烷分子在水溶液中达到一定浓度时才能形成纳米气泡。并且发现纳米气泡的稳定性依赖于半径大小。纳米气泡对疏水纳米颗粒的分散性有影响,那么纳米颗粒是否会对体相纳米气泡的稳定性产生影响呢?我们利用计算机模拟研究了疏水性纳米颗粒在纳米气泡中的分布规律,纳米颗粒与纳米气泡的相互作用,纳米颗粒浓度对纳米气泡的稳定性的影响。我们惊奇地发现,随着纳米颗粒浓度的增加,纳米颗粒没有全部包裹着纳米气泡,也没有被纳米气泡包裹,而是有些吸附在纳米气泡的表面而剩余那些则嵌入进纳米气泡的内部。正是因为有这样奇特的现象,纳米颗粒对纳米气泡的稳定性产生了特别的影响,不是单一地增强气泡稳定性或者单一地减弱气泡稳定性,而是两种效果都有,主要取决于纳米颗粒在纳米气泡的分布和纳米颗粒的浓度。因此本论文的主要内容为:首先,介绍了纳米气泡的研究进程,实验上产生纳米气泡的方法、检测方式和体相纳米气泡的应用。其次,简单地介绍了分子动力学模拟。接着,通过分子动力学模拟的方法,详细研究纳米气泡形成的过程和纳米气泡的相关性质。再者,研究疏水性纳米颗粒对纳米气泡的稳定性的影响,通过改变纳米颗粒加入的数目,研究其稳定性的变化。最后,总结和展望。