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金属碳硼烷是指C原子、B原子、H原子和金属原子之间以各种方式结合的一类无机聚多面体原子簇。其中一种很典型的结合方式就是形成二茂铁结构的夹心配合物。由于金属碳硼烷配合物具有刚性的笼状结构、疏水性及高度电子离域性所带来的化学及热力学的稳定性，因此它们引起了化学工作者的广泛关注。已有很多实验和理论方面关于金属碳硼烷的研究报导，近些年来，研究发现金属碳硼烷也是潜在的非线性光学（NLO）材料，表现出良好的NLO性质，而且具有相对较好的光学透明性。本文采用量子化学计算方法，并结合有限场方法对含Fe（Ⅱ）和Re金属碳硼烷的NLO性质进行了理论研究，研究结果如下：（1）采用密度泛函理论（DFT） CAM-B3LYP方法对系列7,10,12顶点Fe（Ⅱ）碳硼烷与1,2,4,5-Me4C6H2（dur1），1,2,3,4-Me4C5H（dur2）形成的夹心配合物的NLO性质进行了计算分析。结果表明，Fe（Ⅱ）碳硼烷的顶点数和硝基的取代位置影响分子的几何构型，从而影响分子的NLO性质；Fe（Ⅱ）碳硼烷夹心配合物的偶极矩与极化率随碳硼烷的顶点数增加而增大；10顶点Fe（Ⅱ）碳硼烷分子的前线分子轨道能级差较小，其第一超极化率tot值大于12及7顶点Fe（Ⅱ）碳硼烷分子；硝基与Fe（Ⅱ）处于对位时，其tot值大于未取代分子；硝基与Fe（Ⅱ）处于邻位时， tot值较未取代分子小；在此类Fe（Ⅱ）碳硼烷夹心配合物中，碳硼烷既可以作电子给体，也可以作电子受体。（2）采用密度泛函理论对三个系列具有3/4条腿钢琴凳形状的12顶点Re碳硼烷夹心配合物进行了研究（其中3/4条腿钢琴凳指的是（-Re（CO）3or-Re（CO）3I）基团）。自然键轨道分析表明向分子中引入碘原子改变了Re离子与碳硼笼和3/4条腿钢琴凳之间的成键形式。第一和第三个系列的氧化还原转换的NLO性质的变化是不同的：其中比较显著的是配合物231e的总βtot值的变化大约是它的母体配合物3的20倍。并用含时密度泛函理论（TDDFT）方法解释了造成氧化还原转换的二阶NLO性质的原因。3系列分子的前线分子轨道图和电子密度差图展示了碘原子、Re离子及碳硼笼之间的相互作用在3系列分子氧化还原过程中起了重要作用。