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本文构思了一种利用新型材料的便携红外探测器,由四个模块组成。红外探测模块使用InSb红外探测器件,数据存储与调用模块使用基于ABi2Nb2O9（A=Ba,Pb,Sr,Ca）的铁电存储器,数据处理分析模块使用还在理论论证中的石墨烯高性能处理器,续航模块使用VS2基底作为催化剂的析氢反应氢电池。通过一种理论,密度泛函理论,和基于它的第一性原理方法,我们有贯穿始终的处理手段对这四个模块的四种新材料进行分析,具体分析如下:1.针对InSb（110）表面,我们用第一性原理计算方法,通过VASP软件分析了分别在In原子和Sb原子上吸附氧原子和硫原子的情况。比较计算结果,我们发现在InSb（110）表面硫吸附之后的系统性质比氧吸附之后更加稳定,这也解释了为什么工艺上要对InSb表面进行硫化处理。2.我们采用密度泛函理论第一性原理的计算方法综合地研究了ABi2Nb2O9（A=Ba,Pb,Sr,Ca）体系的结构,电子性质,化学键以及自发极化。其中化学键的分析结合了bader的原子中的分子（AIM）理论。目的在于阐明ABi2Nb2O9铁电体的铁电起源,理解这些材料的电子结构和极化属性随A位离子变化趋势。二,运用现代极化理论计算了SBN铁电极化并薄膜显现出大的极化原因,同时对BBN,PBN,CBN的极化强度给出一个理论的预测。3.我们调研了至今为止报告出的石墨烯结构缺陷。我们将讨论这些缺陷的形成,以及他们对石墨烯性质的影响。为了使得接下来的讨论简单明了,虽然本质上可以存在无数个种类的晶格缺陷,我们只讨论最简单的一些。我们将特别的把注意力放在单层石墨烯的缺陷,因为双层和多层石墨烯的缺陷类型已经存在于石墨之中,而且已经在很早之前就被讨论过。同时,对第一性原理计算后的态密度和能带结构做了简单的分析。4.二维VS2纳米材料已经作为一种对析氢反应（HER）效率很高和便宜的电催化剂出现。要更进一步的改善他们在析氢反应中的性能,我们必须了解他们的催化机理以及他们在各种原始或者缺陷结构中的行为。本论文中,我们利用第一性原理计算研究了具有各种各样本征点缺陷的单层VS2纳米片中的结构稳定性,电子特性和析氢反应的行为。与最多被研究的2H相MOS2基面相比较,无论是2H相还是1T相的VS2基面都展示出出众的催化活性。因为他们的金属性质。在VS2基底上引入本征电缺陷后,我们发现一共有四种稳定缺陷在2H相中（也就是Sad,Svac,Vad和Vs）和三种稳定缺陷在1T相中（也就是Sad,Svac和Vad）。此外,Svac,Vad、和Vs结构在2H相中和Vad结构在1T相中的形成可以提尚基面的HER行为,这就意味着VS2纳米片合成物在V丰富的情况下促进了高HER性能的获取。在原始的或者有缺陷的VS2结构上的HER行为可以通过一个Fermi-abundance模型很好的理解。这种模型也适合来描述广泛的电催化HER系统。我们的工作提供了单层VS2上HER行为的深入研究以及在过渡金属二硫化物中合成高效电催化剂的指导方法。