相对于传统的三维块体材料而言,低维材料具有高比表面积,量子限制效应显著和良好的柔韧性等特点,在光电器件、场效应晶体管和光催化等领域展现出潜在的应用价值。因此,低维材料成为了当前材料科学研究领域的热点之一,其中二维层状的过渡金属硫化物以其独特的性质和广泛的应用受到了研究者普遍的关注。基于第一性原理的计算,本文系统地研究了一维（1D）TM6X6（TM=Mo,W;X=S,Se,Te）纳米线和新型的二维（2D）单层TM8X12等低维材料的原子结构及其物理性能。研究内容主要分为以下几部分:（1）基于第一性原理计算方法,我们系统地研究了轴向应变对一维纳米线TM6X6（TM=Mo,W;X=S,Se,Te）的结构和电子性质的影响。计算结果表明,在轴向拉伸应变作用下,最近通过实验发现的TM6X6纳米线结构（定义为α相）会沿纳米线轴向方向相变为新的纳米线结构（定义为β相）。结构相变的临界应变值在很大程度上取决于TM6X6纳米线的过渡金属原子和硫族元素原子。通过计算TM6X6纳米线的声子谱和分子动力学模拟,计算结果证明了不同相下纳米线的结构都满足动力学稳定和热力学稳定。根据计算出α-TM6X6纳米线的电子能带结构,我们发现α-TM6X6（TM=Mo,W;X=S,Se）纳米线表现为金属性,而α-TM6Te6纳米线表现为间接带隙半导体性质。最重要的是,在纳米线结构发生相变的过程中,同时伴随着从金属到半导体的电子性质转变。其中,β-TM6X6（TM=Mo,W;X=S,Se）纳米线的电子能带结构表现为直接带隙半导体特性,而β-TM6Te6纳米线的电子能带结构表现为间接带隙半导体性质。我们的研究结果表明,TM6X6纳米线可能在相控催化、电子和光电子器件中具有潜在应用。（2）我们系统地研究了单层TM8X12的结构稳定性、电子能带结构、载流子迁移率和光学性质。单层W8Se12的声子谱和分子动力学模拟结果表明该结构具有良好的动力学和热力学稳定性。同时,我们还计算了单层Mo8S12、Mo8Se12、Mo8Te12、W8S12和W8Te12的声子谱。研究发现除了单层W8Te12外,其它结构的声子谱均无虚频。该结果表明这些新型结构具有动力学稳定性。电子能带结构计算显示单层碲化物(Mo8Te12、W8Te12)表现为金属性,而单层硫化物(Mo8S12、W8S12)和硒化物(Mo8Se12、W8Se12)为直接带隙半导体,其带隙分别为1.32 e V、0.93 e V、1.04 e V和0.95 e V。通过施加单轴应变,我们发现单层W8Se12半导体的带隙对应变具有很好的灵敏性,同时伴随着直接带隙转变为间接带隙,以及半导体到金属转变。更为有趣的是,理论预测出这几种新型的二维半导体材料都具有超高的面内载流子迁移率(数量级为104cm2V-1s-1)以及显著的各向异性。这些发现揭示了这几类单层半导体TM8X12（TM=Mo,W;X=S,Se）材料的本征电子性质,预示了其在柔性电子和光电器件的潜在应用。（3）我们研究了双轴应变以及空位缺陷(VW-1、VW-2、V1Se和V2Se)对W8Se12结构电子性质和磁性的影响。结果表明,在未施加双轴应变的情况下,VW-2空位缺陷结构的电子能带结构表现为半金属特性且基态具有磁性。然而,VW-1和V1Se空位缺陷结构的能带结构转变为间接带隙半导体,V2Se空位缺陷结构的电子结构为直接带隙半导体,且这三种缺陷结构的基态均是非磁性的。在双轴应变的调控下,V2Se缺陷结构的磁状态发生无磁性到有磁性的转变,同时其电子性质发生直接带隙半导体→金属→半金属→间接带隙半导体的转变。而VW-2空位缺陷结构磁状态一直为磁性的,其电子性质发生半金属→直接带隙半导体→间接带隙半导体的转变。这些研究结果表明在双轴应变调控下空位缺陷能有效调节W8Se12材料的电子性质和磁性。在自旋电子器件领域有着广阔的应用前景。