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过渡金属氧化物团簇是指由一定数目的过渡金属原子和氧原子构成的相对稳定的微观聚集体。其各种性质呈现出明显的尺寸、结构和成分依赖特性，常常表现出与相应块体不同的结构、电、光和磁等性质。这些特征使得其在光电子器件、磁存储材料及高效催化剂等领域展现了诱人的应用前景。本文采用从头计算密度泛函理论对早期过渡金属氧化物团簇做了一些研究。主要包括以下几个方面：
研究了Scn(n=2-14)团簇吸附单个氧原子后的结构和磁性质。发现氧原子趋向于吸附在钪团簇基态结构的洞位和亚稳态结构的桥位。钪团簇对与氧原子的吸附能呈现明显的尺寸依赖特性：在n=6、10和12时，吸附能达到极大值；在n=4、7和13这些尺寸，吸附能处于极小值。这可以通过各尺寸对应的纯钪团簇的稳定性加以理解。氧原子的吸附对钪团簇的磁性有很大的影响：n=2，4、6、10、12、13和14钪团簇的磁矩部分或全部的猝灭，而n=7、9和11团簇的磁矩则得到增强。特别的是，氧的吸附使得Sc11的磁矩由1增加到5μB，却使Sc13的磁矩从19降到了7μB。钪团簇的磁矩对氧吸附的不同反应可以通过Hirshfeld布局、分波态密度和局域态密度的分析得到进一步的理解。
研究了双过渡金属氧化物团簇（TiVOm、VMnOm和MnCoOm；m=3、4）以及它们的单金属氧化物对应体的结构和磁性质。发现双金氧化物团簇表现出不同于相应的单金属氧化物团簇的结构。三氧和四氧化物两个体系有着共同的结合能特点，即单个原子的平均结合能相当大，一般超过4.0eV，并且随着团簇中过渡金属原子从Ti变到Co单调递减。双金属氧化物团簇都是有磁性的，并且表现出明显的过渡金属成份依赖和氧原子个数依赖的特征。除了Co203拥有较大的6μB的磁矩外，与单金属氧化物团簇相比，双金氧化物团簇的磁矩总体得到增强。
我们也研究了小尺寸3d过渡金属氧化物团簇TMnOm(TM=Sc、Ti、V、Cr和Mn；n=1、2；m=1-6)的结构和磁性质。发现O2分子吸附会在富氧类团簇中出现，如ScO3、TiIO3、Sc204-6、Ti205-6和V206中。除ScO3以外，各团簇的平均结合能随氧原子的含量的增加而增加；随着过氧单位的出现而减小。Sc-、Ti-和V-的氧化物团簇相比Cr-、Mn-氧化物团簇有更高的结合能。所研究的体系呈现出清晰的元素依赖磁行为；氧原子的浓度极大的影响着团簇的磁耦合方式和磁矩的大小。