对掺杂于低温稀有气体团簇中的探针分子的光谱研究可以揭示出微溶剂化环境中有趣的结构和动力学行为。对掺杂的HeN团簇的实验观测和理论模拟可以为从简单的弱相互作用范德华复合物到掺杂的超流溶剂的演进过程提供丰富的信息。由于光谱对溶剂和探针分子间相互作用相当敏感,一个高精度的两体势能面对于揭示掺杂团簇的结构和动力学性质非常重要。此外,为了模拟这些较大体系在有限温度下的量子力学涨落,需要选取高效的量子力学模拟手段。在本工作中,我们特别包含了两个相互独立的N20分子的振动坐标来构建He-N2O和H2-N2O两体势能面,并采用包含了探针分子转动自由度的路径积分蒙特卡洛(PIMC)方法模拟了HeN-N2O和(para-H2)N-N2O团簇的结构和性质,解释了相关的实验观测结果,揭示了微观超流现象的本质。HeN-N2O的团簇由于表现出明显的超流性质,其转动动力学的研究工作在过去已经有了大量的报道,但HeN-N2O和HeN-CO2团簇中有效转动常数的差异的量子力学机理依旧是一个悬而未决的问题。此外,探针分子的振动光谱随团簇尺度演进的规律的理论研究也相对滞后。在之前的理论模拟中,仅包含N20分子内反对称伸缩振动自由度Q3的势能面并不能精确地模拟He-N2O两体中N20的振动。我们的工作表明,由于N20分子中对称伸缩振动和反对称伸缩振动具有较强的耦合,在势能面的构建中必须同时包含N20分子的Q1和Q3坐标。因此,我们构建了体系的四维从头算势能面,在CCSD(T)水平下利用AVQZ基组加键函数得到两体的相互作用势能,把从头算的势能面格点拟合成四维的Morse长程势能函数(MLR)形式,并利用理论固定的长程项系数来消除长程区域内由于从头算误差而引入的噪音。通过对四维势能面进行振动平均,我们得到了分别对应于N20分子反对称伸缩振动基态和激发态的二维分子间相互作用势能面。基于该势能面,我们利用有限温度路径积分蒙特卡洛方法对HeN-N2O团簇进行了模拟,并通过一阶微扰近似加速了反对称伸缩振动的带心位移的计算。我们获得了溶剂原子在探针分子附近的分布、N20分子反对称伸缩振动带心位移以及团簇有效转动常数随团簇尺度演进的规律,并重现了实验观测得到的结果,证实了该团簇中超流的存在。此外,我们还将HeN-N2O团簇和HeN-CO2团簇的转动动力学性质进行了对比,发现上述两个团簇中有效转动常数的不同是由溶质-溶剂分子相互作用的各向异性所致。由于para-H2分子是核自旋为零的玻色子,因而人们推测它在低温下将表现出和4He类似的行为。迄今为止,对于(para-H2)N-N2O团簇中N20分子反对称伸缩振动带心位移演进的量子力学理论研究仍是一项空白；此外,该团簇中是否存在超流效应也是一个悬而未决的问题。为了研究该体系,我们特别包含了N20分子的Ql和Q3坐标,构建了一个六维的H2-N20从头算势能面。随后,对于N20分子的反对称伸缩振动基态和激发态,我们分别利用N20相应的振动波函数对Q1和Q3坐标进行平均,并利用四维的MLR势能面函数形式拟合振动平均的四维势能面从头算格点,得到了全程势能面。我们采用了阻尼转子近似处理氢分子的转动。基于得到的para-H2)-N2O势能面,我们利用路径积分蒙特卡洛方法对para-H2)N-N2O团簇的结构和动力学性质进行了量子模拟。结果表明,N20分子的带心位移的演进在N=5时出现了一个转折,该结果与实验观测一致。此外,实验中观测得到的N=4到5之间反对称伸缩振动带心蓝移速率的减缓也在我们的理论模拟中得到了重现。和实验观测的结果一致,我们的理论模拟表明对于团簇尺度N=1-13,para-H2)N-N2O团簇不会表现出超流现象。此外,我们还研究了ArN-CO2团簇的结构和性质。虽然这些团簇在低温下不会表现出超流性质,但它们可以作为连接简单复合物和体相溶剂之间的桥梁,因此对该体系的研究具有重要意义。在我们的工作中,ArN-CO2团簇是利用路径积分蒙特卡洛方法作为量子体系模拟的,因为在低温下该团簇依旧会表现出比较强的量子效应。我们的模拟基于一个新的Ar-CO2两体势能面,该势能面是用二维MLR函数形式拟合振动平均的从头算格点得到的。通过模拟,我们得到了不同团簇尺度下溶剂原子在探针分子周围的分布,这些分布与之前报道的团簇构型的研究结果一致。通过一阶微扰近似得到的CO2分子的反对称伸缩振动带心位移重现了实验观测结果。在团簇尺度N=17,第一溶剂化层形成之后,对于更大尺度团簇的模拟,我们发现了探针分子周围若干个不同的氩的笼状结构。该结果表明之前在Ar介质中观测得到的两条CO2分子的v3带(2338.8和2344.5cm-1)可能是由于溶剂原子在探针分子周围的不同排布方式所致。