随着纳米技术的发展，大量具有特殊功能作用的纳米结构被人们合成出来，并被应用于各个方面，例如纳米电子器件，生物探测器等其中一种荧光分子修饰的ssDNA和金纳米颗粒耦合，利用荧光分子在金纳米颗粒表面会发生荧光淬灭的性质，做成的生物分子传感器成为研究热点这种纳米功能结构也引起了我们对其中一些问题的思考光和物质的耦合在现代物理很多方面都有重要作用，例如光谱分析，光诱导相变，光电子器件，光能收集系统，光诱导反应以及生物分子探测然而这种纳米分子结构，在光场下的电子激发态还有很多不清楚的地方在本文中首先研究了一个分子结，发现光激发电子在给体和受体之间动力学跃迁的帮助下，光可以在该电子给体受体组成的纳米结构的电子结构中诱导反常能级进一步揭示了其现象的物理基础是光激发电子动力学跃迁的自旋翻转关联该诱导的反常能级可以增大通过纳米结构的电流我们的发现对光激发电子动力学关联的理解有很大的帮助，对发展和光敏感分子纳米结构相关的应用技术有促进作用，例如光触发分子器件，谱分析，生物分子探测，太阳能转化系统的研发应用另一方面由于单链DNA(ssDNA)耦合金纳米粒子(AuNPs)生物探针的广泛使用，激起了研究人员对ssDNA和金纳米粒子之间相互作用的探讨，尽管大量复杂的实验技术被用于相应的研究，但是相互作用的分子机制还是有很多不清楚的地方大尺度的分子动力学(MD)模拟可以作为实验研究的很好补充，它可以提供一些ssDNA-AuNP之间的相互作用的分子层次信息然而到目前为止，现有的关于DNA的分子力场都是基于研究双链DNA (dsDNA)分子性质开发的dsDNA分子的亲水骨架将疏水的碱基保护在内部不和水接触ssDNA由于不具备双螺旋结构，不具备保护作用，其碱基直接暴露在水中这样ssDNA和dsDNA在水中的行为很不同，特别是在纳米粒子的表面附近在本文的第二部分我们基于实验结果和量子力学计算改进了当ssDNA和纳米粒子相互作用时的力场，特别是和金纳米粒子相互耦合时采用改进的分子力场，进行模拟说明了poly(A)在AuNP表面上比poly(T)稳定的多，和最近实验上得到的结果一致但是采用现有的AMBER03, CHARMM27和OPLSAA力场得到的模拟结果和实验相比是错误的改进的ssDNA力场将会广泛应用于ssDNA和包括AuNPs在内的纳米材料相互耦合体系的理论研究并促进ssDNA相关的生物传感器和生物纳米器件的研究