超临界二氧化碳(Sc-CO2)具有低黏度，高扩散性等优点。作为一种高性能溶剂已经在微电子高技术领域显示出广泛的应用前景。尤其是在纳米尺度范围的微电子芯片介质中，基于Sc-CO2流体的清洗/干燥工艺已经得到了应用。从分子水平研究Sc-CO2流体在二氧化硅表面的结构性质和动力学行为对于进一步开发设计这些先进工艺有着重要的实际价值。流体在固液界面处的结构性质和动力学行为很难用实验测量的方法直接得到，而分子模拟可以获得研究体系的微观结构，宏观热力学性质及传递性质，为流体在多孔材料中的吸附和扩散提供理论依据。本文的主要目的是采用分子动力学(MD)模拟方法研究Sc-CO2流体在二氧化硅孔中的结构和动力学性质。本论文的主要研究内容如下：　　 1.基于量化(QM)计算的方法确定羟基化二氧化硅与CO2的VdW相互作用参数。计算中选取了小片段(cluster)来模拟，优化和表征羟基化二氧化硅，得到平衡构型的键长，键角结构和电荷。根据从头算法的QM得到一系列SiO2的Cluster与CO2组合体的相互作用能。采用数值拟合的方法获得了优化的模型参数。使用拟合得到的参数模拟计算了CO2分子与SiO2表面的相互作用能，其数值与实验测定的CO2气体在SiO2硅胶表面的无限稀释吸附热相一致，表明所得到的参数是合理的。　　 2.用MD的方法模拟了Sc-CO2流体受限在两个平行的改性SiO2表面中的行为。用MD熔融-淬火的方法模拟无定型二氧化硅构型，构造出两种改性面。分析了羟基化和硅烷化SiO2两种改性面对受限的CO2流体结构和动力学性质的影响。同时也研究了CO2流体在有序结构面中的受限性质。首先计算了二氧化碳分子在两个改性面上的吸附能量分布。比较在两种改性面间的CO2的密度分布，自由能等，说明了羟基化二氧化硅面对CO2有很强的吸引力，而硅烷化表面则对CO2显示出较弱作用。通过对羟基化表面和CO2分子相互作用机制的分析得到，羟基与CO2分子形成了氢键。具有规则分布的改性面会引起受限流体结构的变化，而无定形面则没有变化。扩散系数，停留时间动力学性质表明羟基化表面削弱CO2流体的可移动性，使Sc-CO2停留在界面附近。吸附层中CO2的光谱性质进一步证实了羟基化表面对CO2有较强的影响。　　 3.用分子动力学模拟了水在规则二氧化硅表面和羟基化二氧化硅表面的润湿性质。在固体间导入超临界二氧化碳流体，观察Sc-CO2的密度变化对水滴的影响。在规则二氧化硅表面，液滴形成了较大的接触角.随着固体间CO2密度的提高，液滴逐渐离开了固体面，最后停留在了两固体间。而在羟基化面，由于羟基官能团与水分子间氢键作用，水分子没有离开固体面，但是接触角由原来的57.6°增加到89.9°。对两种表面的接触角变化及液滴的质心高度等进行详细的分析。最后从分子间相互作用能来解释这些现象，证明由于CO2的存在改变了水分子以及与固体间的相互作用，使水滴在固体面的质心和接触角发生了改变。