纳米管和分子筛的一维孔道结构具有独特的空间限域功能,在其中填充原子或分子会诱发新奇的结构和性质,对新材料的制备提供了重要的科学意义和研究价值。本文探究了在两种典型的一维限域材料（单壁氮化硼纳米管和磷酸铝分子筛）中填充不同客体分子时的结构和性质。利用经典力场势函数和基于密度泛函理论的第一性原理,分别对两种限域体系结构在常压和高压极端条件下的结构和性质进行了研究。常压下,获得填充在单壁氮化硼纳米管中的C₆₀分子的稳定取向是研究豆荚型结构电学性质的基础和前提条件。具有Ih对称性C₆₀分子的五边形、双键和六边形的中心轴分别具有五重（C5V）,二重（C2V）和三重（C3V）轴对称性。当C₆₀分子填充到一维限域空间中时,会根据孔道尺寸和限域分子的种类以及形状而表现出不同的轴对称性。已有的研究表明,氮化硼管中的C₆₀分子随管径的增加呈现C5V-C2V-C3V对称轴稳定取向转变的顺序。然而,这一结论是由单分子模型得到的,并没有考虑到C₆₀-C₆₀之间的相互作用对其稳定取向的影响。而实际的豆荚型结构中填充的是一维周期排列的C₆₀分子。为了获得更为真实的豆荚型结构中C₆₀分子的稳定取向,我们建立了双分子模型。通过对系统的Lennard-Jones相互作用势能的计算发现,当孔道直径小于等于13.55?时,C₆₀分子由于受到氮化硼管强限域效应而呈现为五边形（C5V）稳定取向。继续增加直径,C₆₀分子转变为六边形（C3V）稳定取向。区别于单分子模型的结果,我们并没有在孔道中发现C₆₀分子稳定的双键（C2V）方向。说明真实的豆荚型结构中,C₆₀分子只有两个稳定的取向,即五边形或六边形稳定取向。同时也说明,C₆₀-C₆₀之间的相互作用对其稳定取向有着重要的影响,尤其对于管径较大的纳米管。区别于纳米管,磷酸铝分子筛（AFI）分子具有均一的孔道结构。近些年的研究表明,AFI分子孔道是制备一维原子链的理想模板。相关文献的报道表明,填充在AFI孔道的双原子溴分子可以形成一维周期结构的分子链。溴作为典型的双原子分子是卤族元素的一员,在高压条件下往往展现出复杂的结构相变,并且由于卤族元素与氢具有极为相似的结构,人们期待卤族元素的高压相变机制能够引导绝缘到金属化的进一步发展。本工作结合AFI分子筛的限域效应和高压手段,应用第一性原理研究溴限域在AFI孔道中形成类豆荚型结构的高压行为和电学特性。结果表明,当压力P≤32GPa时,孔道结构随压力的增加逐渐塌缩,溴分子之间的间距也随之减小。继续增加压力（33GPa）,系统发生明显的相变。即AFI孔道严重塌陷,大部分磷-铝-氧键断裂,同时和溴分子发生键合。但该压力点下,系统并没有完全相变。当压力升至34GPa时,相变过程结束。系统形成一个具有P2点群对称性的新单斜晶系。更为奇特的是,在这个晶体结构中形成了一维溴原子链结构。能带结构和体模拟合的计算表明,这是一个体积模量可以达到80GPa的金属相结构。该研究说明,利用AFI分子的限域孔道和高压手段不仅可以获得新型纳米材料,而且还可以获得意想不到的新奇特性。同时,对未来更多纳米材料的研究具有重要的启发意义。