太赫兹(Teraherz,THz)波通常是指波段位于微波和红外之间,频率在0.1-10THz的电磁波。物质在THz波段蕴含丰富的物理化学信息,利用THz光谱对生物分子进行检测分析,不仅能够加深对太赫兹波与生物分子相互作用机制的理解,也为其在安全检测、生命科学、物质定量定性分析等领域的应用和发展奠定了重要的基础。现阶段,在太赫兹光谱技术的应用研究中,大多注重于实验性的测量,缺乏深入的理论分析,而通过模拟物质的太赫兹光谱不仅可以更细致地了解物质的结构特点,也可以更深入地剖析其太赫兹吸收峰的振动来源。为此,本文结合太赫兹光谱技术和量子化学理论计算,重点研究了两类生物分子氨基酸和维生素的太赫兹理论光谱,探究了基于周期性边界条件的固态密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)对于氨基酸及维生素太赫兹光谱的适用性。本论文的主要研究内容及成果包括:(1)首先以结构相对简单的L-丙氨酸作为研究对象,构建了更适合模拟固态氨基酸THz光谱的周期性晶体模型。指出了色散校正和完全优化对于模拟富含氢键的固态氨基酸体系的THz光谱的重要性。研究表明,本文提出的固态色散校正完全优化模型较以往的报道具有更高的指认精度。(2)对比了广义梯度近似(Generalized-Gradient Approximation,GGA)泛函和混合密度泛函(Hybrid Functional,HF)预测固态氨基酸太赫兹光谱的优劣,并从键长键角、吸收峰位匹配和计算时间等多个方面评估了计算方法的可靠性。研究结果表明,对于固态氨基酸样品,混合密度泛函B3LYP在多数情况下能够产生更优的模拟光谱,但是色散修正后GGA泛函产生的THz光谱已经能够满足吸收峰指认的要求,且消耗的计算时间远少于B3LYP。(3)运用改进后的理论模型研究两种维生素样品的THz光谱特性,探究PBE和B3LYP两种密度泛函对于维生素体系的适用性。结果表明,对于维生素样品,使用PBE方法可以获得与实验结果十分接近的理论谱,而B3LYP的计算结果则不尽如人意。通过比较两种泛函优化后的基态结构,发现色散校正后的B3LYP对晶格体积的过度改变是导致结果不理想的重要原因。这一结果为今后计算其他类似生物分子的太赫兹光谱提供了重要的参考和指导。