本论文的工作主要分为两大部分:一、利用ab initio方法和ABEEM/MM浮动电荷力场方法研究了水分子三聚体几何构型和性质;二、评述了配体和受体间的结合自由能的计算方法,及介绍了计算结合自由能过程中长期存在问题与挑战。水分子团簇的研究已经成为当今科研的前沿热点之一,特别是针对小的水分子团簇的研究对理解水溶液的性质具有非常重要的作用。水分子三聚体是精确建立分子间势能面(PESs)三体作用的原型之一,也是从水分子二聚体向较大水分子团簇进行研究迈出的第一步。在以往的研究中,通常都是关于水分子三聚体最稳定构型的研究,对于势能面上的其他稳定结构的研究较少。本文应用高水平的ab initio方法、ABEEM/MM模型研究了三聚体水分子势能面上的八种稳定结构,并进一步应用以上方法计算得到了三聚体水分子八种低能结构的各种性质,包括几何构型、相互作用能、简谐振动频率、ABEEM电荷分布等。为了比较分析,进而又利用2种固定电荷力场及AMOEBA浮动电荷力场方法计算了水分子三聚体的相互作用能。通过比较分析,ABEEMM/MM模型优化出来的8种低能结构与高水平的ab initio方法具有很好的一致性。以上结果为验证ABEEM/MM模型的合理性、参数的正确性和可转移性提供了可靠的依据,同时也为进一步认识中等大小的,乃至更大的水分子团簇奠定了坚实基础。精确地预测配体和受体间的结合自由能是计算化学中最重要的问题之一。本文首先从两个角度出发(即:未知受体三维结构和已知三维受体结构),评述了计算配体和受体间结合自由能的各种方法,以及各种方法的优缺点;其次,介绍了计算结合自由能过程中长期存在问题与挑战,包括势能函数模型和溶剂化模型的合理建立,配体与受体结合过程中平动熵、转动熵、构型熵变化的精确计算;最后,非常简要地介绍了我们应用ABEEM/MM力场结合GBSA和LIECE方法进行结合自由能计算的初步尝试及取得的进展。