超原子是一种具有特殊大小和组成的稳定团簇。它不仅可以模拟元素周期表中单个原子的化学性质,而且可以作为基本构建单元来构造新型功能材料。本文主要研究内容如下:1、我们在TPSS/Def2-TZVPP水平下设计了一系列新型超碱土金属复合物Al₁₄X（X=F₂、Cl₂、Br₂、I₂、（OH）₂、O、S）。Al₁₄和X配体间的作用位置和作用方式均会影响最终超原子复合物的异构体稳定性。一方面,与中间的结合位点相比,Al₁₄顶部和底部的结合位点活性更高。另一方面,当配体与Al₁₄相结合时,不同的配体支持不同的作用方式。例如,卤素配体更倾向于占据Al₁₄顶点的位置。相反,对于Al₁₄氧化物,氧原子连接在Al₁₄端点的构型是最不稳定的。NPA分析表明:Al₁₄团簇可以向配体X提供电子。AIM分析表明Al₁₄和配体X是通过离子键相结合的。因此,Al₁₄X复合物与二价盐极其相似,其中超原子Al₁₄表现出类似超碱土金属原子的行为。此外,相当大的解离能和HOMO-LUMO能隙值反映了这些超原子复合物的稳定性。2、通过理论计算设计了一系列超原子复合物TM@Si₁₆-TCNQ（TM=V、Nb、Ta）。自然布居分析表明,类碱金属超原子TM@Si₁₆在复合物中失去电子,表现出正电荷特性。因此TM@Si₁₆-TCNQ是一种电荷转移型复合物。正的解离能和HOMO-LUMO能隙值确保了这些复合物的稳定性。此外,大部分TM@Si₁₆-TCNQ复合物具有非常大的第一超极化率（29821.4-62147.3 a.u.）,表现出非常强的非线性光学（NLO）响应。