近十年来,科学家对纳米材料与生物分子之间的相互作用进行了广泛而深入的研究。氮化铝(AlN)和碳化硅(SiC)一维纳米材料由于其独特的电子结构和优异的物理化学性质使其在生物医学领域有着广阔的应用前景。然而,受限于实验技术以及体系本身的复杂性,在原子分子层次上对其理论方面的研究还较少。本论文采用密度泛函理论方法从原子水平研究了三种氨基酸和五种核苷酸碱基与氮化铝纳米管以及碳化硅纳米管之间的相互作用,并在此基础上探讨了碳化硅纳米管在生物传感器方面可能的潜在应用。论文的主要研究内容如下：(1)研究了三种具有代表性的不同极性的氨基酸(门冬氨酸,色氨酸和组氨酸)和五种不同的核苷酸碱基小分子(腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶,胸腺嘧啶和尿嘧啶)与(7,0)单壁AlN纳米管的相互作用。理论计算的研究结果表明,三种氨基酸分子和四种碱基分子(腺嘌呤,鸟嘌呤,胞嘧啶和尿嘧啶)在AlN纳米管上表现出了较强的化学吸附,具有较高的吸附能和大的电荷转移。因此,AlN纳米管有可能作为以上生物小分子良好的生物传感材料。所研究的三种氨基酸分子与AlN纳米管之间的相互作用主要依赖于氨基酸的分子侧链基团的化学性质。碱基分子则倾向于通过形成静电相互作用与AlN纳米管发生化学吸附。(2)系统研究了五种核苷酸碱基分子在未掺杂和硼、氮原子掺杂的(7,0)单壁碳化硅纳米管(SiCNT)上的吸附,研究表明通过掺杂可以提高SiCNT的生物传感性能。五种核苷酸碱基分子在SiCNT上具有比较低的吸附能和较少的电荷转移,表明没有修饰的SiCNT不是碱基分子理想的生物传感材料。当在SiCNT表面引入硼、氮掺杂以后,其与碱基分子之间的相互作用明显增强,并且不同原子掺杂的SiCNT对不同的碱基分子具有不同的响应能力。