在这个科技日新月异的时代,新材料的发现会极大地促进经济的迅猛发展,很多尖端制造领域的发展都和材料领域的每一次突破息息相关。石墨烯出现后,材料界掀起了一场探索二维材料的热潮,探索和调控二维材料的物化性质成为低维纳米材料领域的主要研究方向。常规的实验方法来设计制备新材料,不仅有一定的局限性,而且耗时耗力效率低。随着量子力学和计算机技术的发展,数值模拟求解复杂体系薛定谔方程的方式已经实现,体系的物化性质进而也可以获取。这样,我们可以根据理论结果初步筛选一些制备或改良的材料体系,为实验制备提供指导。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理方法预测了一种新型的二维材料-五边形氧化锌（penta-ZnO₂）。这个新的二维材料的晶体结构不同于以往六边形的类石墨烯二维材料,它和开罗五边形瓷砖图案相似。首先,针对预测的五边形氧化锌结构,我们分别从能量、动力学以及机械力学上证实了它的结构稳定性。五边形氧化锌的结合能为-4.203 eV/atom,比类石墨烯氧化锌（g-ZnO）的值小,但比体相纤锌矿氧化锌（bulk-ZnO）的值大,这从能量上证实了五边形氧化锌可以稳定存在;五边形氧化锌的声子谱中没有虚频,从动力学上证实了五边形氧化锌可以稳定存在;通过拟合单轴、双轴和剪切应变的能量曲线计算出五边形氧化锌的弹性常数,结果发现C₁₁C₂₂-C₁₂²>0和C₆₆>0,这五边形氧化锌的弹性常数满足Born-Huang准则,从机械力学上证实其可稳定的存在。在稳定结构的基础上,我们发现它在电子学、光学和力学上具有一些独特的性质。五边形氧化锌易弯曲变形,本身具有负泊松比效应。使用Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE06）杂化泛函计算五边形氧化锌的能带结构和态密度发现五边形氧化锌是一个带隙达到4.53 eV的准直接带隙半导体材料,另外我们作出五边形氧化锌的电荷密度差分图来阐述它的成键情况。通过计算五边形氧化锌的介电函数,我们得到吸收系数、反射率和折射率等参数,进而分析出五边形氧化锌的可见光的透光率几乎达到100%。五边形氧化锌独特的电子、弹性和光学性质使得它在光电领域有着广泛的应用前景。柔性好和光透过率高使得五边形氧化锌成为一种很有前途的柔性透明电极。此外,我们还在六方氮化硼（h-BN）片层上设计了两种布满规则间隔的三角孔缺陷结构（V_B-BN和V_N-BN）。我们发现这两种体系都会自发产生磁性。在结构V_B-BN中,磁性主要归功于双配位的N原子,三配位的N原子次之,磁矩分别为0.100和0.059μ_B。在结构V_N-BN中,双配位的B原子对V_N-BN磁性起主要贡献作用,三配位的B原子次之,磁矩分别为0.132和0.072μ_B。更有趣的是,V_B-BN是金属性的,而V_N-BN属于半金属。V_N-BN的能带图中自旋向上部分是金属性的,而自旋向下电子态是一个带隙4.2 eV的绝缘体。由于金属性不具有压电性质,针对结构V_N-BN使用密度泛函微扰理论DFPT方法计算其压电性质,它的压电应力常数e₁₁是h-BN的压电应力常数的1.5倍,压电应变常数d₁₁（12.42pm/V）是h-BN的20倍左右。氮空位调控后的六方氮化硼片层可以同时具有磁性和较好的压电性质,此材料可被用于同时需要磁性和压电性的纳米装置中。