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高压，作为一种极端条件，不但可以使物质呈现出新颖的结构和新奇的量子现象，而且为新材料的合成提供了有效的途径。在压力的作用下，材料内部原子之间的相互作用非常复杂，并且表现出与常压下迥异的性质。常压下的理论不一定能解释高压下的现象，因此面临着严峻的挑战。多年来，人们一直致力于探索高压下物质的行为并揭示其中物理现象和规律。本论文采用遗传算法结合第一性原理方法研究材料在高压下的结构相变及其性质，主要研究内容如下: 首先研究了CF4在高压下的结构和性质。理论计算表明:C2/c和P21/c结构分别在0-4.8 GPa和4.8-22.1 GPa范围内是稳定的;当压力大于108.3 GPa时，I42m结构成为相对稳定的高压新相;我们所得到的C2/c→P21/c结构相变序与实验相符合。这三种结构都是动力学稳定的。在0-150 GPa范围内，CF4始终保持分子形式，是宽带隙的绝缘体。 其次，我们研究了潜在的高能密度材料KN3在高压下的行为。在22 GPa以下，I4/mcm结构最稳定，随着压力的增加，C2/m结构变得稳定。在这两种结构中，N原子以N3形式存在。当压力高于40 GPa时，具有N6环特征的P6/mmm结构最稳定，这对碱金属叠氮化合物而言非常新颖。当压力高于100 GPa时，有望实现单键氮。 再次，我们研究了AsH3在高压下的分解行为和金属化。当压力低于376 GPa时，AsH3容易发生分解并释放出H2。当压力高于376 GPa时，具有网状特征的P1结构最稳定，并且表现出金属行为。 最后，我们探讨了MgO和F-MgO在高压下的光学性质。研究发现:氧空位会导致晶格畸变。氧空位在能带中引入了缺陷能级，并导致了与此相关的吸收峰。随着压力的增加，MgO的带隙变大，介电函数和吸收谱的特征峰发生蓝移。 这些研究有助于认识微观结构与宏观物理量的联系并揭示其中的物理规律，为材料设计提供科学依据和理论指导。