随着非线性光学材料在光通讯,光计算机以及光信息处理等领域中的广泛应用,寻找具有较大非线性光学响应的高性能非线性光学材料已经成为热门课题。大量研究表明,由于存在明显的电荷转移,具有给体-受体(Donor-Acceptor)框架的结构通常能够产生较大的非线性光学响应。因此,选择合适的电子给体和受体去构建典型Donor-Acceptor结构已成为设计新型非线性光学材料的有效策略。最近,人们在实验上已经合成了全硼富勒烯B40纳米笼(Nat Chem,2014,6,727),并发现此类体系具有非常大的电子亲核势,表现出明显的缺电子特性。基于此,我们提出了利用具有低电离势的超碱金属M3O(M=Li和K)单元与其相结合的新策略去构建了系列典型的Donor-Acceptor结构。在本文中,我们运用密度泛函理论(DFT)方法,系统研究了这些超碱金属修饰的B40纳米笼体系的几何结构,电子结构以及第一与第二超极化率。研究发现,由于形成了强B-O化学键,这些复合体系(M3O)n-B40(M=Li和K,n=1和2)拥有相当大的结合能,其数值在57.0~99.8 kcal/mol的区间内,表明这些结构都具有高的结构稳定性。对比纯的B40纳米笼,连接超碱金属M3O能够有效地降低其宽的能隙,使其从原来的2.86 e V降低至0.61~1.11 e V的范围。另一方面,由于存在明显的电荷转移过程,超碱金属M3O的键连也能有效提升体系的第一与第二超极化率,分别达到5.00×104~2.46×105 au和1.48×107~4.85×108 au的范围。这些有趣的结果将有利于促进硼基纳米笼体系在新型电子纳米器件和高性能非线性光学材料等领域中的应用。