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1.碳纳米管和石墨烯作为新型的低维纳米材料已经成为了当今科学的热点领域。而嵌碳化作用则能够把连烯引入目标分子中并改善体系性能。本文将嵌碳的概念扩展到这两种低维晶体中(主要足碳纳米管)，用密度泛函-晶体轨道从头算的方法系统调查了嵌碳单壁碳纳米管及嵌碳石墨烯的结构及性质，并与相应普通碳管进行比较。嵌碳化过程并未改变碳管中六边形的连接方式，因而符号(n，m)依然适用与嵌碳碳纳米管体系。研究表明：嵌碳化过程并米改变体系的骨架构型，大管径嵌碳管依然保持了“管型”的结构。除小管径嵌碳管外，大部分嵌碳管及石墨烯中碳原子的能量都要高于相应普通碳管及石墨，因而他们稳定性较低。sp碳原子的引入系统地降低了体系的拉仲模量，嵌碳管的杨式模量大致为普通碳管的83％。与普通碳管一样，锯齿和螺旋型嵌碳碳纳米管也遵守(n-m)/3规则-当(n-m)/3为整数时他们是小带隔半导体；而其他情况下他们相比于普通碳管具有更小的带隔：扶手椅型嵌碳管是真正的金属。嵌碳石墨烯能带与普通石墨烯具有相似的结构，这导致嵌碳管电子性质与普通碳管的相似。最后，嵌碳管具有普通碳管500倍以上的迁移率，并且根据碳管半径的不同而适于不同类型的掺杂，这使他们成为具有高迁移率的一维材料。
2.核独立化学位移(NICS)方法是一种评价分子芳香性的理论方法。由于NICS方法的广泛性和有效性，它现在已经成为研究各类分子芳香性的标准工具。本文将NICS方法做了部分的改进，并用它分析了处在磁场中的一系列有机小分子化学键的特点，我们发现，不同的化学键存在有不同的屏蔽特征，这是由于他们不同的电子分布方式造成的。最后，我们从电子密度的角度探讨了分子环电流产生的可能机理。