分子的激发态动力学是物理学领域的重要课题,主要研究分子在光诱导后的超快物理化学过程。采用飞秒时间分辨的实验测量技术和非绝热分子动力学方法,可以获得分子结构演变、电荷转移、轨道能量转化等关键信息,来认识分子激发态的整个弛豫过程,揭示光物理、光化学和光生物过程。本论文选取了两种典型的材料体系,包括富含氢键的含能材料分子和零维/二维的混合维度异质结,利用含时密度泛函理论和非绝热分子动力学计算方法,分别研究了两种体系受光激发后的解离与载流子传输过程,具体如下:硝基类炸药作为主要的含能材料在极端条件下引爆可释放巨大能量,深入研究硝基类炸药光激发后的载流子动力学过程,将有助于揭示含能材料复杂的超快爆轰物理机制。因此,本论文利用含时密度泛函理论和非绝热分子动力学计算方法,研究了三种典型的硝基类炸药,包括硝基甲烷（NM）、环三亚甲基三硝胺（RDX）和三氨基三硝基苯（TATB）分子的光激发解离过程,观察了含能分子瞬时的结构变化和分子能级随时间的演化过程。计算结果显示,含能分子会在200 fs范围内发生解离,激发载流子的能量通过电声耦合以热能的形式传输给原子,从而导致C-H、N-H或N-N化学键的断裂。在这一过程中,激发电子和空穴附近的能级也随着时间演化发生明显变化,表明电子耦合也在解离过程中发挥了作用。这部分的研究加深了含能材料激发态结构弛豫和激发能级演化的认识,并对光诱导反应及含能材料激光点火的初始步骤提供了新的理解。g-C3N4是一种新型的有机非金属半导体材料,基于g-C3N4构建的异质结在光催化分解水和二氧化碳还原等方面具有巨大的潜力,本论文基于密度泛函理论和非绝热分子动力学计算,研究了一种新型高效的零维/二维异质结磷钨酸（HPW）/g-C3N4的光激发动力学过程,着重分析了光激发后电子空穴复合的非绝热物理过程。研究表明,HPW/g-C3N4在紫外和可见光区具有较强的光捕获能力,HPW和g-C3N4间较小的能级差以及较大的内电场,促进了激发电子和空穴在界面处的复合。在受到光激发后,激发空穴在3.99 ps内从HPW转移到单层g-C3N4,激发电子在2.82 ps内从g-C3N4转移到HPW,而异质结中电子与空穴的复合过程仅发生在981 fs,证明了HPW/g-C3N4中激发态载流子遵从Z型传输机制。较大的非绝热耦合强度和低频声子模式以及退相干作用,是电子空穴快速复合的关键因素。这些研究结果加深了对零维/二维异质结激发态载流子的Z型传输机制的理解,也为Z型光催化剂的合理设计提供了一定的理论基础。