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材料的性质取决于材料的电子结构，因此材料设计必须深入到材料的电子结构层次。而材料设计主要有以量子力学为基础的第一原理方法和一些半经验的和经验的方法。本文运用第一原理方法(DVM方法)和纯金属单原子理论(OA理论)以金属单质为研究对象作了以下几个方面的工作： 首先，本文运用纯金属单原子理论对Rh和Ir(Co族金属)进行了系统的研究和分析，计算了各种晶体结构和液态的电子结构和与缺陷不明显关联的物理性质，并对其不同晶体结构的成因进行了分析。 其次运用DVM方法对Al、Ti、Rh和Ir进行了研究和分析，同样确定了各种晶体结构的电子结构及物理性质，并给出了其态密度图和电荷密度图，从电子层次对金属的性质作出了分析。 最后，论文综合两种方法计算得到的电子结构和物理性质进行了分析，并参照实验数据，对两种方法的精度和实用性进行了讨论，并结合两种方法给出的信息准确完整地描述金属的性质。对材料设计作出了有益的探讨。