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本论文理论设计了三类新的含Al7超原子的超原子化合物MAl7，(M3O)Al7，M2Al7(M=Li，Na，K)，并采用密度泛函理论(Density Functional Theory，DFT)方法对它们的结构和非线性光学性质进行了深入的理论研究。主要结果如下: 1.B3LYP计算结果表明，当碱金属M和Al7结合在一起，碱金属原子最外层的s电子转移到Al7中形成额外电子。电子定域函数(ELF)，能量分解分析(EDA)，和由M和Al7形成的MAl7的轨道相关图这三种不同化学键的分析方法都显示，M-Al键是一个极性共价键。为了探索MAl7固态下的稳定性，优化得到了(MAl7)n(n=2，3)的多聚体。结果显示，以MAl7作为基本构建模块组装聚合体时，只有NaAl7可以保持结构的完整性。尽管LiAl7和KAl7的结合能和NaAl7的结合能差不多，但是LiAl7和KAl7的聚合体中Al7超原子中发生了聚合，从而这些二聚体，三聚体不稳定。此外，(NaAl7)n(n=2，3)的BOMD模拟表明，这些化合物在300K是稳定的，结构不容易扭曲变形。在CAM-B3LYP/6-311+G(3df)水平下计算了(NaAl7)n(n=1，2，3)的β0值，其值达到1.6×104～7.5×104 au。因此，理论研究表明NaAl7是非线性光学材料的潜在候选者。此外，我们的工作指出Al7是一个额外电子受体，可以构建高性能的非线性光学材料。同时我们期待能够有相应的实验对其进行进一步地研究。 2.对(M3O)Al7(M=Li，Na，K)(M=Li，Na，K)的电子结构和第一超极化率进行了系统地研究。研究发现，这些体系不仅有多样的结构，还通过较大的结合能显示出较高的稳定性（其结合能为82.95～114.71 kcal/mol）。同时，由于(M3O)Al7结构中存在很强的Al-O化学键，它的稳定性远高于碱金属M掺杂的体系MAl7(30.09～50.72 kcal/mol)。与MAl7的第一超极化率(1154～28758 au)相比，(M3O)-Al7体系显示出更大的第一超极化率，为5392～59245 au。此外，对于不同的几何结构，(M3O)A l7体系的第一超极化率β0值是完全不相同的;而对于相同的几何结构，它的β0值依赖于碱金属原子M的原子序数。显然，这些(M3O)Al7不仅显示着相当大的第一超极化率，而且拥有很高的稳定性，因此，期望它们成为一种潜在的高性能的非线性光学材料。 3.通过两个碱金属掺杂到Al7中形成了一系列的M2Al7(M=Li，Na，K)结构，并研究了体系的结构和非线性光学性质。结果显示，M2Al7体系不仅结构多样，而且通过碱金属M和Al7之间较大的结合能(17.56～52.95 kcal/mol)显示出较高的稳定性。体系中两个M的s电子转移到Al7上形成松束缚的额外电子，正是由于额外电子使得体系表现出较大的第一超极化率。特别是，以“点-面”方式结合的3j结构的β0达到最大值，其值为33912au，大于MAl7体系的第一超极化率β0(1154～28758au)。此外，对于不同的几何结构， M2Al7体系的第一超极化率β0值也完全不相同;而对于相同的几何结构，它的β0值依赖于碱金属原子的原子序数。本工作可能提供一种新的潜在的非线性光学材料。