本文用量子化学的方法主要研究了结构修饰对第二代分子马达的热力学性质及光学性质的影响。内容包含以下三个部分:首先,用密度泛函理论（DFT）方法,在M06-2X泛函与def-TZVP基组相结合的水平上进行势能面扫描,计算和分析了第二代分子马达（马达1）在旋转过程中构象发生的转变,主要探索了不同的供-受体取代基对分子马迖性质的影响。通过对分子马达在热螺旋反转步骤中需要越过的能垒的计算,表明了不同取代基会影响分子马达的热异构化障碍。前线分子轨道理论分析得出用苯基、甲氧基、氟、氰基取代甲基后,会使得分子的稳定性降低,最后通过紫外可见吸收光谱与核磁共振谱的计算证实了在光异构化过程中分子马达的构型从稳定状态变为不稳定状态,计算结果解释了分子马达的旋转机理。其次,对基于4,5-二氮杂芴基配位基序的含萘分子马达（L1）与含芘分子马达（L2）及两个分子马达与金属配位后的两个配合物（L1@Zn（CN）2与L2@Zn（CN）2）用密度泛函理论方法研究了结构修饰对于分子马达的热螺旋反转过程的影响。通过旋转能垒的分析说明了马达转子部分结构的扩展会增加旋转过程的能垒值,但马达L1与L2充当配体跟金属配位可以成为降低旋转能垒的一个有效方法。通过前线轨道理论分析发现马达的转子部分π系统的扩展能增加马达的化学反应活性,紫外可见光谱的计算表明π系统在分子马达上半部分的扩展能成为一个使其激发波长向可见光区移动的可行方法,通过空穴-电子分析,研究表明马达的转子部分π系统的扩展与马达充当配体与金属配位均能提高空穴-电子的分离效率,有利于电子的转移。最后,理论研究了分子马达—5-（2,4,7-三甲基-2,3-二氢-1H-茚-1-亚基）-5H-环戊[2,1-b:3,4-b’]二吡啶（马达L）作为配体的可行性及其与三种不同金属配位后的性质的变化。分析了分子马达L与不同金属配位后的热力学性质,比较了不同金属与马达进行配位后的化学反应活性。通过对分子的几何优化分析,分子马达与金属配位后其几何结构会发生一定程度的改变。根据旋转能垒计算,表明马达与金属配位后能降低在热螺旋反转步骤中要越过的能垒,同时计算了分子的速率常数,表明温度能对分子马达的旋转速率造成一定的影响同时推测出分子马达在热螺旋反转步骤中是难以进行逆向旋转的。前线分子轨道理论的分析,表明分子马达与金属配位后会增大分子的化学反应活性,根据非共价相互作用和拓扑分析方法表明Ni（CO）2与马达L之间具有更强的相互作用。