纳米颗粒及纳米颗粒与其它材料构成的复合结构成为近年来人们研究的热点问题。采用分子动力学和蒙特卡罗方法对碳纳米管-硅纳米颗粒复合体系(SiNP@CNT)和过渡金属合金纳米颗粒的结构、生长、热稳定性等方面进行了系统的研究。　　采用分子动力学方法和模拟退火技术在原子尺度上模拟了不同尺寸硅纳米颗粒在碳纳米管表面的生长和形成过程,并分析了获得的硅纳米颗粒的基本结构。研究表明,由于碳纳米管巨大的表面曲率,硅原子层在纳米管表面不会形成二维薄膜,而是形成具有三维结构的纳米颗粒。小的SiNPs可以稳定地附着在碳纳米管表面,随SiNPs尺寸的增大分别呈类似帐篷状、笼状和类球型结构,尺寸大于碳纳米管值径的大SiNPs,则形成类似于硅晶体的无定型结构。　　研究了碳纳米管内硅纳米线的形成过程,并采用Lindemann指数分析了这种碳纳米管-硅纳米线复合结构(SiNW@CNT)的热稳定性。研究表明,在碳纳米管内填充一定数目的硅原子通过恒温弛豫和冷冻后,能够形成亚稳结构的硅纳米线,从而获得一种SiNW@CNT新型复合结构。由于碳纳米管的限制性保护作用,封装的硅纳米线相比于自由空间中相同尺寸的硅纳米线具有更高的热稳定性。对SiNW@CNT新型复合结构的屈曲力学性质的分析,发现碳管内硅纳米线的存在增加了碳纳米管的临界压缩应变,但降低了碳纳米管的临界拉伸应变。　　采用分子动力学和蒙特卡罗相结合的方法,分析研究了FeCo和FeNi合金纳米颗粒的结构和形成机制。研究发现,对于FeCo和FeNi合金纳米颗粒,不论是通过高温退火获得的晶体样结构,还是通过高温淬火获得的玻璃态结构,合金颗粒都展现出一种新型的准核壳结构(QCS)。该结构表面被Fe原子所包裹,而在合金结构内部Fe原子和Co(Ni)原子则呈现均匀分布。对于这种准核壳结构的形成机理,利用正二十面体结构模型进行了第一性原理总能分析和基于嵌入原子方法势函数的交换能差分析,分析表明准核壳结构的形成机制主要是通过Fe原子分布在表面以降低体系的总能量。　　研究了FeCo,FeNi合金纳米颗粒的结构相变。研究结果表明合金纳米颗粒发生结构转变与退火率有关。当退火率低于0.25K/ps时,纳米颗粒能够转变为有序晶体结构。此外,随着合金颗粒中原子组分的变化,纳米颗粒体系的结构也发生相应的转变。对于FeCo纳米颗粒,随Co含量的增加,体系由BCC结构转变为FCC结构,并最终转变为HCP/FCC的混合结构。对于FeNi纳米颗粒,随Ni含量的增加,体系从BCC结构向BBC/FCC混合结构转变,并最终形成包含缺陷的二十面体结构。