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嵌段共聚物因其能自组装形成10-100nm左右的微观纳米结构而倍受人们的关注。在过去的几十年内,许多研究领域包括化学、物理以及材料科学的科学家对它进行了大量深入的研究,通过这些研究发现嵌段共聚物在许多方面比如光子晶体、量子器件以及有机太阳能电池等方面有着突出的应用前景。已经知道简单的两嵌段共聚物能形成层状相、柱状相、Gyroid、球状相、Fddd、O70以及穿孔层等一系列的有序纳米结构,但是它所能形成的纳米结构种类是有限的,这样嵌段共聚物在实际工业中的应用就会受到大大的限制。因此如何调控嵌段共聚物的自组装得到丰富的有序纳米结构不仅能丰富我们对其自组装的理解,更将有助于提高其在实际工业中的应用。为了得到更多丰富的纳米结构,通常可以采用以下两种方法对嵌段共聚物进行研究,一是增加链段的复杂性,二是引入几何受限。针对这两种方法,我们通过使用自洽平均场理论(Self-Consistent Mean Field Theory SCMFT)和含时间的Ginzburg Landau理论(Time-Dependent Ginziburg-Landau TDGL)研究了各种复杂拓扑结构嵌段共聚物的自组装以及嵌段共聚物在几何受限下的自组装,包括热力学平衡态以及动力学的研究。通过这两种方法,我们能得到许多有序的纳米结构。主要的研究内容与结果如下：1.在AB两嵌段共聚物增加另外一个嵌段C,研究ABC星型三嵌段共聚物,由于有五个独立变量能够影响ABC三嵌段共聚物相分离,为了减少计算量,我们固定三种相互作用参数,得到一种三维结构和十种几何多边形堆砌结构,并且构建这些结构的三角相图。在这些结构中,有一种HL (Hierarchical Lamellae)的相结构,在这种结构里,相邻B/C层之间存在0°到180°的相位差。我们通过特定初始化条件得到了整个相位差范围内的一系列构型如22.5°、45°、67.5°、90°等等,通过研究发现,大角度的构型如180°具有低的熵能以及高的相互作用能,绝大部分情况下熵能占据主导作用从而180°构型比较稳定,但是各种构型的相对稳定性可以通过改变相对体积分数以及相互作用参数加以调节。2.进一步增加链段复杂性,研究A(BC)nB以及A(BC)nBAt多嵌段共聚物。A(BC)2B能自组装形成平行嵌套层Lk和(其中k为小层的层数)垂直嵌套层L⊥结构。通过得到的相图发现L⊥结构只有在χBCN>χABN>>χACN条件下才能稳定存在,这样的规律在其他的多嵌段体系如A(BC)nB和A(BC)n也存在,即便是最简单的ABC线型聚合物也适用。在A(BC)nBA’多嵌段共聚物中,尾链的体积分数会影响Lk结构的k的数目。大的体积分数fA有利于少层结构的形成。进一步增加或减少体积分数的时候,能形成嵌套的柱状结构,而B/C嵌段的相分离又会影响嵌套柱状结构的稳定性。3.除了增加链段复杂性之外,几何受限的引入也能诱导新型有序纳米结构的形成,这里我们主要研究星型三嵌段共聚物在圆柱受限下的自组装,在我们所选的参数条件下,体相形成HL结构,当引入圆柱受限之后,在两维(2D)计算中,这些HL结构平行圆柱表面排列形成有趣的花瓣型结构,并且通过改变受限尺寸能调控花瓣的数目,在三维(3D)计算中,B/C相分离得到的层垂直于圆柱表面沿圆柱轴向排列。最后我们分析比较了这两类结构的稳定性。4.通过研究,我们发现受限的引入不但能形成新型的有序纳米结构,同时也能诱导长程有序结构的形成。对于两嵌段共聚物在一定的条件下能形成六角排列的纳米结构,我们通过引入六边形的几何受限,得到Lx/L0=25倍的长程有序结构,我们用TDGL理论研究有序化程度随着时间的演化,发现有序化过程分为两个阶段,一是消灭缺陷形成初步有序结构,二是在初步有序结构的基础上,调整链的拉伸以及压缩得到最终有序结构。