甲醛是广泛存在的一类致癌物，是众多疾病的主要诱因；碱基分子是DNA和RNA的重要组成部分，碱基检测是基因测序、基因相关的疾病诊治的基础。因此，甲醛和碱基分子检测一直是世界各国关注的热点。目前的检测方法和器件都存在一些不足，传统检测方法存在设备体积大、试剂昂贵、操作复杂、检测时间较长等问题；尽管半导体传感器、光学传感器和电化学传感器等在微型化方面取得了长足进展，但仍存在选择性低、寿命短、稳定性差、可移植性差等问题。所以开发高选择性、高灵敏度、响应迅速、小型化的传感器是目前的发展趋势。敏感材料直接决定着传感器整体性能，二维材料具有结构稳定、比表面积大、活性位点丰富和带隙可调等特点，为甲醛和碱基分子的高效检测提供了新途径。本文针对现有二维材料检测有机分子存在选择性低和灵敏度不高的问题，重点通过第一性原理方法研究二维材料对有机小分子的吸附特性，理解吸附机理，预测用于检测有机小分子的高选择性和高灵敏度的敏感材料，为基于二维材料的高性能传感器开发提供理论基础。
　　本文主要内容如下：
　　①分析了二维材料检测甲醛分子和碱基分子的国内外研究现状，在此基础上提出基于第一性原理开展二维材料吸附甲醛和碱基的理论研究，以寻求高选择性高灵敏度的敏感材料。
　　②介绍了基于密度泛函理论的第一性原理计算方法。
　　③建立了本征单层InP3吸附HCHO分子的模型，计算了本征单层InP3对HCHO分子的吸附特性，以及对其它常见有机小分子的吸附；分析了本征单层InP3对HCHO分子的选择性和灵敏度。
　　④计算了单轴拉伸应变对单层InP3吸附HCHO分子选择性、灵敏度和恢复时间的影响。
　　⑤建立了非金属元素掺杂的单层MoS2吸附单个碱基分子的模型，计算了掺杂单层MoS2对碱基分子的吸附作用和电学性能，分析了单层Si-MoS2和单层P-MoS2吸附碱基分子的选择性和灵敏度。
　　本课题最终完成了单层InP3对HCHO分子的高选择性和高灵敏度吸附的理论研究，以及单层Si-MoS2对五种碱基分子的高灵敏度吸附的研究，为基于二维材料的甲醛和碱基传感器的研究和设计奠定了理论基础。