本文结合热力学理论和分子动力学计算,研究了低维纳米材料的玻璃化转变机理,预测了纳米材料尺寸依赖的玻璃化转变温度(Tg),熔化温度(Tm),Kauzmann温度(TK)和相关的热力学参数的尺寸效应。研究发现TK/Tm及本征的玻璃化转变的动力学参数ξ(协同运动区域的大小)和尺寸无关。由于石墨烯(graphene)在电子器件和传感器领域的巨大潜在应用前景,利用第一原理密度泛涵理论,本文还研究了graphene界面及其吸附性质。研究发现graphene和SiO2基底之间的作用是弱的范德华力,然而在大的电场作用下,它们之间形成共价键,破坏了graphene优良的电学性能,这在实际应用中应避免。此外,分别对CO分子在graphene和Al掺杂的graphene上的吸附进行研究,结果表明Al掺杂的graphene是作为CO分子传感器的极好材料。同时对其在不同电场强度F下的吸附/解吸附行为进行研究,结果表明正F减弱其吸附,负F增强其吸附,且在F = 0.03 au时发生了CO分子从Al掺杂的graphene上解吸附。说明该传感器材料可以通过外加一个大的正电场重新激活。最后,通过研究温度T对CO分子在Al掺杂的graphene上的吸附/解吸附行为的影响,结果发现CO传感器在T = 400K时具有最高的灵敏度,且在该温度下具有适中的解吸附时间。