由于功能材料在工业与生活当中的广泛应用，因此引起了人们极大的研究兴趣。功能材料可分为高分子功能材料以及有机功能材料等。本论文通过理论计算探讨了小分子在高分子膜分离材料中的扩散行为以及有机功能分子形成的自组装单层的性质。 第一章为绪论，简单介绍了用于气体分离的高分子膜分离材料和有机功能分子表面自组装在实验与理论上的研究现状。 第二章详细介绍了密度泛函理论以及分子动力学原理的基本内容及其发展。 第三章探讨了聚合物支链对小分子在聚合物中扩散行为的影响。聚合物支链是高分子的重要组成部分，本章利用分子动力学方法研究了支链长度对小分子在聚合物中的扩散系数、聚合物的空隙体积以及聚合物的柔性的影响规律。 第四章研究了二氧化硅纳米粒子填充对小分子在聚合物中扩散的影响。尽管实验(science，2002)上发现二氧化硅粒子填充的PTMSP对气体的渗透能力与选择能力同时增强这一特殊现象，但至今未见理论上报道有关该问题的研究。本论文首次利用分子动力学模拟方法对这一特殊的实验事实进行了研究。通过模拟表明分子在二氧化硅填充的PTMSP中的扩散系数确实被不同程度的增加，并且气体扩散系数随着二氧化硅纳米粒子浓度的增加以及粒子半径的减小而增加。同时二氧化硅纳米粒子的填充会增加PTMSP聚合物的空隙体积以及提高该聚合物的柔性。 第五章为金刚烷硫醇类化合物在Au(111)表面的吸附和自组装的研究。最近人们在实验上制备了金刚烷硫醇类化合物的自组装单层，但理论上还没有对这类特殊化合物形成的自组装单层进行研究，本论文利用分子动力学模拟方法探讨了该类物质形成的自组装单层。通过模拟发现金刚烷硫醇即使在合适的覆盖率9/49时也不能形成严格的六方密堆积；三硫醇金刚烷由于三个C-S键都能垂直吸附在Au(111)表面，从而能形成有序的六方密堆积；连有苯环的三硫醇金刚烷，由于苯环之间非键相互作用比较弱，从而使苯环之间没有形成面对边或面对面的有序结构。以上模拟结果进一步说明了形成自组装单层的过程主要是化学吸附作用与分子间非键作用的互相竞争直至达到平衡的过程。 第六章采用密度泛函理论方法利用平板模型和簇模型系统计算了苯异氰在不同金属表面的吸附。计算表明苯异氰最可能吸附在Au(111)表面的顶位、Pd(111)表面的桥位和穴位以及Pt(111)表面的顶位和桥位；在Pd(111)和Pt(111)表面的吸附能比Au(111)表面的吸附能大得多。苯异氰与顶位成键时，碳原子上的电子数减少；与桥位或穴位成键时，碳原子上的电子数增加，比较表明Pd(111)表面给电子的能力最强。 第七章利用自己建立的Au-C(N)力场参数，研究了异氰衍生物在Au(111)表面的自组装。首次通过分子动力学模拟证明了异氰衍生物在合适的覆盖率下确实能形成有序的自组装单层，从而表明了覆盖率也是能否形成有序自组装单层的一个重要因素。第八章为全文总结。