本论文致力于研究小系统的电子集体激发。其目的在于为原子尺度的集体激发提供概念上的理解以及定量的描述。纳米体系的集体激发(表面等离激元)是纳米等离子体光子学(nanoplasmonics)和纳米光子学(nanophotonics)领域的核心所在。实验通常在更大的尺度(10-1000nm)之下进行，而理论描述则完全基于经典电动力学的模型。本论文则是把纳米等离子光子学中的集体激发对应到原子尺度上，集中于微观的理解和量子效应对集体激发的影响。　　 基于含时密度泛函理论，本论文系统研究了不同原子种类的线性原子链的电子激发。这些线性原子链在实验上可以在断裂结(break junction)中和用STM针尖操纵制备，为理论研究提供了理想的模型系统。原子尺度的模拟演示了体系的集体激发(一个纵向和两个横向等离激元共振)随着电子数增加逐渐出现的过程。纵向模式展现出类似于一维结构中的自由电子等离激元色散关系，而横向模式劈裂成两个峰，分别位于链的两端和中间。它们被命名为端点模和中间模，类似于表面体系中的表面和体等离激元。本论文还指出，d电子的屏蔽效应与体材料中完全不同。其对纵向集体激发几乎没有影响，而强烈抑制了横向集体模式的能量和强度。这种各向异性的屏蔽效应由集体激发与d电子的带间跃迁的相互作用所主导。　　 原子尺度等离激元的能量随大小和形状的依赖，以及在原子尺度下的可调性，都类似于高维经典体系集体激发的典型特征。对这些简单模型系统集体激发的理解不仅在原子尺度上很重要，还与纳米光子学的研究和应用有直接的联系。它还为理解等离激元相互作用和耦合奠定了基础。这样的耦合最终会出现在原子到分子尺度上以及量子区间。