碳纳米管自1991年由日本学者饭岛发现之后,凭借其优异的导电和导热能力,以及独特的物理、化学性质受到了越来越多的学者的关注,成为了材料科学研究领域的一个新型热点。许多课题组通过实验和理论的方法证明了以碳纳米管为代表的纳米管材料在纳米电子器件、显示器、储氢材料、高强度纤维材料、陶瓷材料和建筑材料等方面将发挥重要作用。最近,人们发现约束在碳纳米管中的Rh团簇在CO和H2生成酒精的反应中具有较高的催化性。因此,碳纳米管在催化反应领域也存在着巨大的应用价值。氮化硼纳米管是继发现碳纳米管以后人们发现的另一种管状纳米材料。尽管氮化硼纳米管与碳纳米管的结构基本相似,但却有着与碳纳米管不同的电学性质。碳纳米管随着直径和手性的变化,表现出从金属到半导体变化的电学性质。而氮化硼纳米管却始终具有几乎和直径、螺旋度无关的稳定的能带带隙宽度。另外,氮化硼纳米管还具有更好的耐高温和抗氧化性,这使其具有更广泛的应用前景。随着高性能计算机的开发,计算机模拟在今天的科学研究中起着越来越重要的作用,成为继理论和实验之后,研究物质世界的第三大工具,是沟通理论和实验的桥梁,不仅可以辅助实验,还可以得到一些实验上无法测量到的结果,并能深入揭示所研究系统的内在行为机制。在研究纳米材料时,通常有两种计算方法；一种为从头计算或第一原理计算法,另一种为经验法或半经验法。本文中,我们采用密度泛函理论研究了Rh填充在碳纳米管／氮化硼纳米管的几何结构并对其电子学性质进行了分析和研究。论文主要包括两部分,第一部分介绍了我们进行研究工作的理论基础,第二部分介绍了作者在攻读硕士学位期间所做的主要研究工作,分别介绍如下；1.研究工作的理论基础在第二章里面介绍了从头计算方法和密度泛函理论基础。在该章中,我们对从头计算方法的基本原理、密度泛函计算和所应用计算软件Dmol3进行了简要介绍。第三章介绍了碳纳米管和氮化硼纳米管的基本结构、力学、电学、热学、磁性等性质和应用。2.Rh充在碳纳米管／氮化硼纳米管的几何结构及电子学性质的理论研究论文首先在第三章介绍了碳纳米管和氮化硼纳米管的基本结构、力学、电学、热学、磁性等性质和应用。第四章和第五章分别研究了Rh充在碳纳米管的几何结构及电子学性质和Rh填充在氮化硼纳米管中的的几何结构及电子学性质。通过对不同管径的纳米管中分别填充一个或多个Rh原子,我们发现在管径小的纳米管中Rh原子趋向于直线排列,随着管径的增大,Rh原子越来越趋向于Z字型排列。通过控制纳米管中Rh原子的填充数目,可以使纳米管的导电性发生变化,