氢键这一弱相互作用广泛存在于各类体系当中,对物质的性质起到至关重要的作用。对于一些吸附过程,氢键作用会起主导作用。在激发态,氢键对体系的光物理和光化学性质的影响变得更为重要。比如,很多具有荧光性质的分子在质子性溶剂中会发生荧光淬灭,主要原因就是溶质与溶剂分子之间氢键相互作用对体系电子激发态性质的调节作用。量子化学理论计算可以对实验结果进行深入、透彻的分析,并且可以完成一些实验无法实现的工作,所以越来越广泛地被应用于科研当中。众所周知,生物分子在溶液中才能发挥其生物活性,所以研究生物分子与溶液分子间相互作用有着至关重要的意义。脱氧核糖核酸(DNA)作为遗传物质的载体是生命最重要的组成部分之一,本文利用含时密度泛函理论(TDDFT)研究DNA分子的最小组成单元之一：脱氧腺苷一磷酸([dAMP-H]-)离子与水分子之间氢键弱相互作用对其光物理和光化学性质的影响。结果显示随着水分子数目的增加,其激发态从分子内电荷转移态(ICT)逐渐转变为定域激发态(LE),且定域在碱基上。另外,由于碱基位置氢键激发态的加强会导致[dAMP-H]红外光谱红移。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的功能材料,广泛应用于气体吸附、催化等领域。其吸附有机小分子的作用机制主要有分子间作用力、P-P堆积、氢键弱相互作用等,其中氢键作用尤为突出。本文采用理论计算的方法,利用密度泛函理论(DFT)对一种基于Zn40团簇的MOFs材料与有机小分子(甲醇,甲醛)之间相互作用进行了系统研究。主要考察对应吸附曲线不同阶段,各种弱相互作用的具体影响。结果显示此种MOFs材料与所吸附的有机小分子之间主要有三种相互作用：氢键、C-H’"p相互作用、类似于配位键的一种相互作用。另外,对于甲醇的吸附是两步吸附过程,在低压时,类似配位键的作用对吸附量有决定作用,在高压时,氢键这一相对较弱的作用是决定吸附量的主导因素。对于甲醛的吸附是一步吸附过程,主导作用是C-H’¨p相互作用。生物染料分子的发光机理与其激发态的失活过程有着密切关系,氢键通过其自身在激发态的加强与减弱来调节染料分子与溶剂相互作用的强弱,进而调控染料分子激发态辐射失活和无辐射失活的比重,最终决定生物染料分子的光物理和光化学性质。本文利用含时密度泛函理论(TDDFT)研究萤火虫荧光素(NRO)在水溶液中的氢键激发态动力学性质,结果显示,其分子端位羧基与水分子之间的氢键作用在激发态会减弱,而这一减弱过程会引起其吸收光谱的蓝移。