石墨烯的出现极大地激起了研究人员对二维纳米材料的兴趣。与体相材料不同的是,二维纳米材料的厚度仅在纳米级别。束缚在二维平面内的电子受到量子效应的影响,使得纳米材料具有优良的光学、电学以及机械等性质,因而被视为未来制备微型纳米器件的理想材料。在本文中,基于第一性原理计算,使用模拟计算软件Materials Studio在理论上预测了三种稳定的二维锗基纳米材料。主要的研究内容为:首先,在纳米尺度,使用分子进行组装是设计新型材料的一种方式。基于此,使用二锗醚分子进行组装,得到了一种新型的二维纳米材料,并命名为锗醚。其稳定性经由结合能、声子谱、热力学以及弹性常数的计算得到了验证。在电学性质方面,锗醚的带隙能够通过外加应变以及改变双层的堆砌方式来调控,并均能调控出直接带隙。另外,锗醚在机械性质上展现出独特的面内负泊松比。最后,以银（100）表面作为衬底进行分子脱氢与扩散的过程得到了计算。其次,基于等电子替换的思想,在理论上预测了二维Ⅳ-Ⅵ族化合物Ge2S。第一性原理计算表明二维Ge2S具有良好的动力学以及热力学稳定性。电学性质上,二维Ge2S是一种间接带隙（1.54 e V）半导体,施加单轴应变能够调控出直接带隙。光学性质上,二维Ge2S对于紫外光具有较强的吸收特性。另外,弹性常数的计算以及应变拟合的结果均证明二维Ge2S为拉胀材料,拓宽了其在纺织、军事等领域的应用。最后,基于氧化硅烯以及氧化锗烯具有的优良特性,从理论上预测了二维纳米材料Si Ge O。结合能、声子谱以及热力学的计算结果证实了它的稳定性。Si Ge O是带隙值为1.29 e V的间接带隙半导体,具有较高的电子迁移率,单轴应变能够引起间接-直接带隙的跃迁,并且其带隙值对外电场展现出一定的鲁棒性。另外,吸收光谱显示出Si Ge O在紫外到近红外波段拥有良好的吸收特性,表明其能够较为广泛的应用于光学器件。最后,对应变下变化的晶格常数间关系进行了拟合,结果证明单层Si Ge O属于拉胀材料。