2001年,Nagamatsu等人在《自然》杂志上报道了迄今为止超导温度最高的简单金属化合物——二硼化镁(MgB2),其超导转变温度达到39 K,这引起了科学界的极大轰动。高压是改变材料物理性质的基本参数(压力,温度,组分)之一,可以极大地拓展我们对物质世界的认识。因此二硼化镁的高压研究成为凝聚态物理学的焦点课题。本文利用第一性原理方法,系统研究了二硼化镁在高压下的电子性质,晶格振动性质,电子和声子相互作用,以及结构随着压力的变化行为获得了如下创新性成果:(1)对前人利用模型势得到的理论晶格常数进行了修正,得到了可靠的超高压下超导温度随压力的变化行为,首次发现二硼化镁的超导转变温度随着压力的增加而减小为零。(2)通过基于从头算演化理论的结构预测方法预言了二硼化镁的高压相结构,首次发现在190万大气压下二硼化镁由六角AlB2结构转变为正交KHg2结构。这个结构是由常压层状结构中B原子层在垂直于该层方向上的扭曲形成的笼型结构,在该结构中B原子形成独特的四面体成键。这个新结构具有较弱的金属特性,并且没有超导电性,这说明B原子的二维层状结构对超导态的形成具有极其重要作用,为设计关于B的新型超导体提供了知识储备。