Tetrel键是第IV主族原子化合物与电子给体形成的一种非共价相互作用,其在晶体工程、化学反应、分子识别和生物体系等领域有着广泛的应用。本论文利用理论计算研究了一种π-空穴tetrel键和三种σ-空穴tetrel键复合物,通过取代、协同以及外电场效应来增强其强度,进而实现-TX3基团发生转移。主要研究成果如下:X2T’Y分子（T’=Si、Ge和Sn;X=F、Cl和H;Y=O和S）平面上方的π-空穴与TH（CH3）3（T=Si、Ge和Sn）分子的负电性H原子可以形成tetrel键。得到的TH···T’作用非常强,其作用能超过30 kcal/mol。与F2T’S、Cl2T’O和Cl2T’S相比,F2T’O形成的作用最强。此作用按照T’=Si＞Ge＞Sn顺序减弱,然而T’上的π-空穴却是增加的。尽管电子给体TH（CH3）3中H原子周围的负静电势数值几乎与T无关,但是较大的T原子形成较强的tetrel键。当一个H2O分子与F2T’O的二体复合物发生吸引作用时,有两种情况:一种是H2O分子的O原子与二体复合物F2T’O的另外一个π-空穴形成tetrel键,这时原来的tetrel键被削弱;第二种情况是这个H2O分子的一个H原子与F2T’O的O原子形成氢键,这时tetrel键会增强。SpCO3、SpSO4和SpCl2（Sp=Zn（Ⅱ）和Cd（Ⅱ））分子中的Sp原子可以与NCH、NHCH2和NH3电子给体参与形成spodium键,其O或Cl原子可以与Si H3F分子形成tetrel键。Sp···N spodium键非常强,作用能在12 kcal/mol～59 kcal/mol范围内,变化规律为:Zn＞Cd;SO4＞CO3＞＞2Cl。Si H3F分子的Si原子与O或Cl原子之间的tetrel键强度适中,作用能为2 kcal/mol～9 kcal/mol。三体复合物Si H3F···Sp CO3/Sp SO4/Sp Cl2···N-碱（Sp=Zn（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）;N-碱=NCH、NHCH2和NH3）中spodium键和tetrel键之间存在正的协同作用。Tetrel键的增强程度尤为显著,作用能增加了15 kcal/mol,这主要归功于分子间电荷转移的增加和静电势的增大。研究了取代基、协同性和电场效应对tetrel键强度的调控作用。TX3OH（T=C、Si和Ge;X=H和F）与电子给体N≡CM（M=H、Li和Na）可以形成的T···N tetrel键。TH3OH二体复合物的作用能小于10 kcal/mol。当氟取代的TF3OH与NCLi或NCNa作用时,tetrel键会大大增强,作用能接近35 kcal/mol,表现出共价特性。伴随着这种增强作用,tetrel键中T···N分子间的结合距离和内部T-O键键长几乎相等。尽管内部变形能很高,但相关结构仍获得三角双锥体形状。在TX3OH二体复合物中添加电子接受体Be Cl2和在NCM单元中添加NCM后,三角双锥体结构转变得更加完整,并且-TF3基团趋近平面构型。同样,tetrel键的强化也可以通过施加外部电场来实现。通过从头算研究了M···Ph TH3···N-碱(M=Be2+和Mg2+;Ph=苯基;T=Si和Ge;N-碱=NH3、NHCH2和C3N2H4)体系中-TH3基团通过tetrel键发生转移的可能性。-TH3基团向N-碱方向移动,但这种情况在二体复合物中很少能看到。然而,当二价阳离子Be2+或Mg2+置于苯环上方时,tetrel键强度大大增强,作用能达到接近100 kcal/mol。这种二价阳离子还诱导了更大程度的-TH3基团转移,对于NH3和NHCH2两种电子给体是半转移,对于N-杂环卡宾来说是完全转移。