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在最近的几十年中，非均匀流体领域的经典密度泛函理论(DFT)已经被证明是一种多功能而且高效的理论，被广泛应用于气体吸附、界面现象和生物高分子等领域的研究。金属有机框架(MOF)材料因其低密度、高吸附量的特性正逐步成为气体吸附领域的主要研究对象；在生物高分子领域，DNA变性是一个相当重要的课题，它不仅直接影响到人们对DNA复制、转录等基本生命过程的认识，而且还是基因工程、DNA连接体等技术的关键。本文将经典密度泛函理论应用于MOF材料中的气体吸附和DNA变性这两种实际体系。
本文首先将密度泛函理论应用于MOF材料的气体吸附现象，采用了以Tarazona级数展开估计硬球项权函数，以较为直观的权函数估计吸引项权函数的双WDA方法。讨论了H2在MOF-5以及ZIF-8两种材料中的吸附特性。计算表明，吸附等温线能同时在高温和低温条件下很好地与计算机模拟以及实验数据吻合，而且在低温下，本文结果优于前人所采用的平均场近似密度泛函理论；气体密度分布能够准确地指出气体的最佳吸附点；吸附热曲线亦能很好地与MC以及实验结果相吻合。对比两种材料，MOF-5的储氢性能优于ZIF-8。
本文进一步将该理论推广到混合物体系并应用于对CO2/CH4和CO2/N2混合气体分别在ZIF-8以及Zn2(BDC)2(ted)中吸附现象的研究。分别讨论了吸附等温线、选择性以及密度分布等物理量，计算结果均能与MC模拟相符。通过比较我们发现，CO2有最大的吸附量；Zn2(BDC)2(ted)中气体吸附量高于ZIF-8；在本文讨论范围内，吸附量与压力大体呈线性关系，选择性基本保持不变。本文的结果表明，经典密度泛函理论能很好地处理MOF材料气体吸附问题。
结合热力学和密度泛函理论，本文建立了一种预测MOF材料Breathing相变的热力学-统计力学模型。本文将该模型应用于CH4和CO2分别在MIL-53(Al)中的吸脱附现象，首次得到了Breathing相变的S型吸脱附等温线。该模型能很好地预测Breathing相变中的滞后环。与实验对比，本文的理论能够把握Breathing相变的主要特征，而仅在np结构吸附量的定量描述上存在一些偏差。另外，本文还揭示了Breathing相变发生的直接原因来自于吸附量而不是温度或压力。
对于DNA分子变性现象，我们首先采用反应分子热力学讨论其体相变性特征。本文以粗粒化单点模型对DNA分子建模，通过自由能极小原理计算DNA变性温度、变性曲线等物理量。计算结果能够在较大范围内(不同离子强度、不同链长、不同CG分数等)较为准确地预测出DNA的变性温度。另外，本文还对crowding环境下的变性特征作出了预测。结果表明，增加离子强度、增加DNA链长、增加CG分数以及加入crowding分子均能提高变性温度。
综合反应分子热力学和密度泛函理论，建立了一种新的反应密度泛函理论。该理论不依赖于具体分子模型，具有较广的适用性。本文将该理论应用于受限空间中DNA的变性现象。分别讨论了排斥型、吸引型以及带电型壁面(对应于亲水性孔道、疏水型孔道和带电型孔道)对DNA变性现象的影响。结果表明，受限空间中DNA比体相更稳定；壁面的吸引作用以及带电现象均有利于保持DNA的稳定性。
最后，本文还将密度泛函理论应用于硬球Yukawa链流体。我们采用双加权密度近似(WDA)对剩余自由能进行近似，分别计算了纯物质和混合物在狭缝空间中的密度分布，得到了和计算机模拟相吻合的结果。对硬球Yukawa链流体的成功应用证明了双WDA方法的正确性。