氨基酸作为构成蛋白质的要素在生物及化学领域具有广泛的研究价值。解析氨基酸的结构和功能是人们能够理解并探寻地球生命早期起源的重要途径之一。在研究中,对氨基酸低聚物的结构功能关系的全面表征是有必要的,而这离不开光谱学技术的应用。分子的组织结构性能通常取决于其内部的特异性和非特异性相互作用的组合,比如共价键、离子键、范德华力、氢键等。对于弱相互作用,尤其是氢键的相互作用的研究,对于量子化学建模而言通常更具有挑战性。因此,我们选择了一个具有典型代表性的氨基酸案例——丝氨酸作为研究对象。丝氨酸结构有多种构象,其中用于我们主要研究的是两种最低能量的构象,命名为serine Ⅰ（Ser Ⅰ）和serine Ⅱ（Ser Ⅱ）。这种氨基酸由14个原子组成,在我们所选择的两种构象中共含有4种典型的氢键类型:N-H···O=C,O-H···N,O-H···O=C和N-H···O-H。这项工作为丝氨酸的结构和性质提供了高级别的理论结果,包括氢键的弱相互作用研究,这为QM建模中使用的密度泛函方法的基准测试提供了参考。第一章阐述了本论文的研究背景、研究目的、研究意义和研究内容。第二章阐述了理论计算的框架和具体研究方法。其中主要包括对哈特里-福克（Hartree-Fock）自洽场（SCF）方法的介绍,微扰理论的介绍,偶合簇理论的介绍,密度泛函理论（DFT）的介绍等。此外在这些理论计算方法的基础上,还详细介绍了本课题中所使用的以包含近似三重激发的偶合簇理论（CCSD（T））为根基的独特的“复合方案”。该方案已被证明针对小型氨基酸甘氨酸具有良好的计算精度和效率。通过该方案中提供的方式可以得出结构和光谱参数的“最佳评估值（best estimated）”,以便对后续DFT方法进行比较和基准测试。第三章研究了丝氨酸的结构和基本性能。在对丝氨酸结构的研究中,主要包含了对其键长、键角、二面角、非成键（non-bonding）键长、氢键特性的研究,将“最佳评估”结果与在CCSD（T）,MP2和DFT级别下获得的结果进行比较。第四章重点讨论在平衡状态下计算出的能量和光谱性质。它包含电子能量以及基本光谱参数的分析,这些囊括了旋转常数,14N核四极耦合常数,四次离心畸变常数和谐波振动频率。对于后者,在详细分析中将“最佳评估值”与DFT结果进行比较,并着重关注OH拉伸振动的表现。第五章介绍了超越谐波近似的热力学和光谱学,主要关注在热力学性质和非谐频率,从而可以与实验结果直接进行比较。第六章作了总结和展望,并提出了进一步研究的扩展。