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基于高性能计算的材料设计可以大幅缩短新材料的研发周期,是加速功能材料研发的重要途径。本论文基于课题组前期发展的卡里普索（CALYPSO）结构搜索与设计方法,针对具有优良物理化学性质的电子化合物材料,发展了一套以优化功能性质为目标的逆向材料设计方法,编制了相应程序代码,并集成于CALYPSO软件（见网址:http://www.calypso.cn）。在此基础上,开展了系统的无机电子化合物材料设计研究。并以压力为手段,针对典型电子化合物材料进行了物性调控研究。取得创新性成果如下:1.电子化合物是一类富电子体系,部分价电子局域在晶格间隙,具有类似阴离子的行为,是性能优良的还原剂和催化剂,具有重要的应用价值。本论文针对此类材料的电子行为特征,基于电子局域函数,定义了表征材料间隙电子局域化程度的物理量,并以该物理量为优化目标,发展了基于群体智能理论的电子化合物逆向材料设计新方法。该方法不依赖已知晶体结构信息,可以仅根据材料化学配比设计性质优异的电子化合物材料。对Ca2N和Na等已知电子化合物体系的测试表明,该方法可以进行高效可靠的电子化合物材料设计。2.无机电子化合物具有优于有机电子化合物的热稳定性和化学稳定性,便于实际应用,但已知的种类十分稀少。针对这一问题,本论文基于发展的电子化合物逆向设计新方法,对99种富电子二元体系进行了理论设计,在89种化合物中设计得到了稳定的电子化合物材料,极大丰富了无机电子化合物的种类。其中18种材料前期已被合成,其电子化合物性质亟待实验证实。本文进一步提出了33种新型电子化合物原型结构,为后续基于原型结构设计电子化合物提供了丰富的结构基础。3.常压下层状碱土金属低氮化物是典型的二维电子化合物材料,探索其局域电子随压力的变化行为是高压研究的重要课题。本文利用CALYPSO方法,确定了前期实验发现的碱土金属低氮化物的高压相结构。系统的电子性质计算表明,高压下碱土金属低氮化物发生了“金属-半导体”转变,违反了固体高压金属化的传统观点和认识。此研究成果首次在化合物中发现了高压“金属-半导体”转变现象,同时清晰地揭示了不同类型电子化合物之间存在着电子限域的拓扑转变。4.Y2C是首个被报道含有过渡族金属元素的准二维电子化合物,因局域在层间的间隙电子被极化而具有弱铁磁性。本文利用CALYPSO方法,发现了一系列复杂的Y2C高压结构,并确定了各高压相的稳定区间。电子性质计算表明,体系的铁磁性随压力增加逐渐被抑制,最终Y2C表现出了新奇的超导电性,其高达21.0 K的超导转变温度,创造了电子化合物中超导转变温度的纪录。