作为一门新兴交叉学科,纳米科技对物理学、化学、生物学、材料学和电子学等领域正在产生具有深远意义的影响。纳米材料的重要性取决于一个基本事实,即在纳米尺度范围内,许多材料的物理和化学性质,随材料尺寸减小而发生显著变化。SiO₂是玻璃、催化剂以及以硅为主的微电子器件和光纤的重要组成部分,在电子和光学器件上有着基本和潜在的应用,已逐渐成为一维纳米材料重要的候选者。由于SiO₂纳米管和纳米线在电子、光学方面的重要性,近年来在科学界引起广泛的关注。SiO₂纳米管或纳米线可通过多种方法合成,如激光烧蚀、溶胶凝胶、化学气相沉积法（CVD）、气-液-固法（VLS）等。本文运用密度泛函理论中的B3LYP方法在6-31G（d）基组水平上对不同截面、不同长度的SiO₂纳米管和纳米线进行计算,研究工作主要包括以下几个方面: （一） SiO₂纳米管的稳定性及尺寸效应 对无水（SiO₂-NTs）和水合（SiO₂-WNTs）的SiO₂纳米管进行结构优化和频率计算,研究了与尺寸有关的平均结合能、电子结构和红外光谱。SiO₂-WNTs中发现当纳米管的层数或长度相同时平均结合能相等。SiO₂-WNTs比SiO₂-NTs和二元环直链结构都要稳定。两种管状结构最高占据轨道HOMO处主要为结构中氧原子的贡献,最低未占据轨道LUMO处主要是硅原子的贡献。对截面为三元环和四元环的纳米管红外光谱的分析,发现振动峰值与实验值相吻合且切向和径向振动显示较强的尺寸效应。径向的振动频率向高频移动,而切向的振动频率则向低频移动,也就是纳米体系中的尺寸效应和各向异性。 （二） 有限长SiO₂纳米线的结构和性质研究 运用密度泛函理论,在6-31G（d）基组水平上,对二元环组成的SiO₂单链和双链纳米线进行几何优化和频率计算,分析了它们的平均结合能、电子结构、红外和拉曼光谱。平均结合能随着n的增加单调变化,并趋于收敛。各种结构的能隙中存在明显的尺寸效应。径向和切向的红外振动频率和强度均随着n的增加单调变化,且径向的振动频率出现红移,而切向的振动频率则发生蓝移。Raman