本论文主要研究了一种新型分子间相互作用-tetrel bond,其在晶体材料、化学反应以及生物等领域有重要应用。本论文利用理论化学计算方法研究了几个重要体系中tetrel bond的形成、本质、作用规律、应用及其强度调控。主要研究成果如下:卡宾和假卤离子N₃-/OCN-/SCN-可以作为Lewis碱参与形成tetrel bond,提出了卡宾tetrel bond和假卤离子tetrel bond。这些复合物的稳定性取决于tetrel原子与Lewis碱的性质。在TH₃F…NHC复合物中,tetrel bond 按 T=C<Ge<Sn<Si顺序增强。这些tetrel bonds主要由静电作用主导,同时轨道作用也起重要贡献。强tetrel bond作用还归因于从Lewis碱的孤对电子到T-Y和T-H反键轨道的电子转移,并且前一种轨道作用使得T-F键伸长和相应伸缩振动发生红移。取代基和杂化可以调节tetrel bond的强度。Tetrel给体中的吸电子基团增强tetrel b ond,而受体中的吸电子基团减弱tetrel b ond。Lewi s碱中的给电子基团增强tetrel bond,其主要是通过静电和极化作用引起的。Tetrel bond按照p-PySiF₃…NCH（sp）<p-PySiF₃…NHCH₂（sp2）<p-PySiF₃…NH₃（sp3）顺序增强。Tetrel bond可以与其它类型作用存在协同作用。在H₂C…CH₃CN…M（M = CH₃CN,HCN,ICN,SbH₂F,LiCN,BeH₂）三元体系中,卡宾tetrel bond通过协同效应增强,且在H₂C…CH₃CN…BeH₂中其作用能增加了两倍。研究了 PySiX3与一系列氮碱形成的tetrel bond 和 PySiX3与 BF₃、BCl3 及 SO3 形成的 triel/chalcogen bond 之间的协同作用。发现三聚体中tetrel bond与triel/chalcogen bond存在协同效应,这种协同作用主要是由极化作用引起的。研究了 BeH₂…XTH₃…NH₃（X = F,Cl,Br;T = C,Si,Ge）复合物中tetrel bond与铍键之间的协同作用。发现铍键与tetrel bond相互增强,且tetrel bond增强的程度比铍键的更明显,这主要归结于相关原子的静电势增加和电荷转移增多。质子化对tetrel bond 有显著的影响。质子化使得α/β-furanCF₃/p-PyCF₃和NH₃之间的作用类型从F…H氢键变为C…N tetrel bond。质子化使得tetrel bond强度显著增加,作用能从-14.15 kcal/mol 增加到-30.09 kcal/mol。Tetrel bond 按照 H+-p-PySiF₃…NH₃<H+-m-PySiF₃…NH₃<H+-o-PySiF₃…NH₃顺序增强,与中性复合物中的变化相反。Tetrel bond在S_N2反应中扮演重要角色。N₃-形成的tetrel bond在N₃-+ CH₃Br→Br-+ CH₃N₃反应中起前驱体作用,而在F-+ CH₃N₃ → N₃-+ CH₃F反应中起后驱体作用。