随着纳米合成和生长技术的不断发展,越来越多的纳米材料被合成和生长出来。这些纳米材料包括纳米线、纳米棒、纳米颗粒、以及自组织表面。纳米团簇作为一种零维的纳米体系,备受关注。其在纳米固体的构筑,医学,光学,催化等方面的应用使其成为当今科学研究的热点。然而人们对纳米颗粒、团簇的了解还相当有限。本论文利用遗传算法全局搜索和基于密度泛函的第一性原理计算方法系统的研究了氧化镁团簇、铁银团簇、触角包裹的贵金属纳米颗粒的最稳定几何结构、电子结构和磁性,研究的主要内容包括:　　 1.实现了基于经验势的遗传算法,并将此遗传算法用于氧化镁团簇(基于Born-Mayer-势)与铁银团簇(基于Morse势)初始结构的获取。　　 2.利用遗传算法配合第一性原理计算确定了(MgO)n(n＜30)的最稳定结构,发现了氧化镁簇的幻数结构,由四方的(MgO)2结构和六角的(MgO)3结构组成。进一步精确预测了氧化镁团簇从管状结构到氯化钠结构的结构转变。　　 3.利用遗传算法结合第一性原理计算确定了AgnFe(n＜16)的最稳定结构,发现铁原子倾向于处于银原子笼状结构的中心,发现了Ag10Fe团簇磁性的完全淬灭,并且,磁性的淬灭的原因可以应用超原子模型给予很好的解释。这个结果是典型的有限尺度的Kondo效应,具有重要的科学意义。　　 4.利用第一性原理计算系统的研究了触角包裹的包含13个贵金属原子的团簇的纳米颗粒的电子结构。发现了触角包裹银团簇纳米颗粒超原子结构基态S轨道的缺失。发现凝胶模型不适用于触角包裹的银纳米颗粒的电子结构分布。此工作还从结合能方面预测了触角包裹的铜原子团簇的存在,为实验的实现提供了理论根据。