溶液中的成核过程有着非常重要的实际意义。对成核的研究不断加深人们对自然的理解,并推动科学技术的发展。由于涉及不同尺度上的物理和化学过程,成核的机理并不十分清楚。实验手段难以动态地捕捉化学反应的细节,计算机模拟则是探索微观现象的有效方法。然而从第一性原理出发,直接模拟温和条件下的化学反应仍然是一个难题:能够精确描述分子相互作用的模型是昂贵的,而化学反应在微观上是小概率事件,需要大量的计算才能找到具有统计意义的反应路径。因此需要开发更有效的模型和采样方法。本论文通过计算机模拟来研究沸石合成中的二氧化硅成核。首先借助高性能计算机,用ReaxFF反应力场和副本交换分子动力学方法模拟沸石合成的初期反应,揭示了结构导向剂在硅酸的聚集、分支和笼状结构形成中的作用,以及温度对结构导向剂与硅酸的作用强度、配位数和环大小的分布的影响。然后研究了相关的采样方法。通过渐进方差分析,发现平行回火方法的采样效率同时由交换频率和扩展系综的分布决定。进而从无限快交换极限下的性质出发,指出平行回火存在的主要问题的原因及解决方案,并建立了平行回火、模拟回火和复合正则系综方法的联系。希望这里做出的尝试和方法上的发展能够为将来化学反应的理论研究提供有益的借鉴。