自从C₆₀富勒烯被发现之后,在将近二十多年的时间里,人们一直在探索发现硼基富勒烯存在的可能性。尽管硼基纳米结构的理论研究已经取得了很大的进展,但在2014年以前依然没有实验证明硼的纳米结构的存在。2014年,一种全硼的,笼状的团簇B₄₀在实验下被观察到。这种全硼富勒烯的表面通过σ和π键组成,因此表面并不光滑并且呈现出不常见的七边形,这与C₆₀的结构形成鲜明的对比。由于硼富勒烯首次在实验中被观察到,加上硼富勒烯的特殊性质,使得研究B₄₀的应用途径具有非常重要的意义。本文探讨了B₄₀作为一种单分子器件来检测氨气和B₄₀作为吸附剂来存储二氧化碳,以及从氮气、氢气和甲烷中捕获二氧化碳的理论研究。所用的理论方法是密度泛函理论和非平衡格林函数。对B₄₀单分子器件的理论研究表明,由于B₄₀良好的导电性,且B₄₀对极性分子氨气的化学相互作用,从而显著的改变了B₄₀表面的电子结构,进而影响了B₄₀单分子器件的导电性,从而可以检测氨气分子。在B₄₀作为一种存储二氧化碳及从氮气、氢气和甲烷中捕获二氧化碳的载体的理论研究表明,B₄₀具有较大的比表面积,因此单个B₄₀分子可以吸附多个二氧化碳分子并且是化学吸附,从而可以有效的存储二氧化碳,然而对于氮气、氢气和甲烷,B₄₀对它们是物理吸附,从而可以很好的从这三种气体中捕获二氧化碳。我们的研究结果对开辟B₄₀单分子器件中的新应用提供了理论基础,同时也对其它硼富勒烯存储气体和捕获气体的研究提供了理论参考。此外结合实验观察,还利用巨正则蒙特卡洛模拟方法来探讨了MIL-68（In）在高压下存储CO2性能的理论研究。