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本论文采用量子化学理论研究了含平面四配位氮(ptN)的五原子团簇NM3X和NM2X2+(M=A1和Ga; X=S、Ge、Sn和Pb)；含杂化[1.1.1]螺桨烷BGe3H6N的聚合物(BGe3H6N)n、H3N(BGe3H6N)nBH3和OC(BGe3H6N)nAgCl (n=1-4);螺桨烷型化合物BX[(CH2)n]3和BX(CH2)[CH(CH2)nCH](X=N和P,n=1-6)的结构、稳定性以及化学键性质,主要内容包括以下三个部分：1.基于含平面四配位氮(碳)五原子稳定团簇的18价电子规则,我们设计了NM3X和NM2X2+(M=A1和Ga; X=Si、Ge、Sn和Pb)两类五原子团簇,采用B3LYP、MP2以及CCSD(T)三种方法得到了它们的结构、振动频率、稳定性以及成键性质。计算结果表明这些团簇能量最低结构均为N原子位于其它四原子所形成的平面四边形的中心。N原子与周围四个原子的键长及其Wiberg键指数表明最稳定结构均包含平面四配位氮(ptN)。自然键轨道(NBO)分析表明NM3X和NM2X2+团簇包含一个Л52离域π键。2.我们设计了含杂化[1.1.1]螺桨烷BGe3H6N的(BGe3H6N)n H3N(BGe3H6N)nBH3和OC(BGe3H6N)nAgCl (n=1-4)三类新型的聚合物。采用B3LYP方法系统的研究了它们的结构、振动频率以及Wiberg键级,计算结果表明这三类聚合物均位于势能面的极小点。并且用含时密度泛函理论(TD-DFT)研究了这些聚合物的电子吸收光谱,研究表明第一垂直激发能和HOMO-LUMO能隙一样,即均随着n的增大而减小。进一步采用Dmol3程序计算了一维周期性结构[BGe3X6N)2]n(X=H, F, Cl, Br和I)的晶格参数和能带性质,发现它们有可能成为直接带隙半导体材料。3.采用密度泛函理论研究了螺桨烷型化合物BX[(CH2)n]3以及BX(CH2)[CH(CH2)nCH](X=N和P; n=1-6)的结构、稳定性、化学键和电子吸收光谱等性质。计算表明所有化合物均位于势能面的极小点,且它们的HOMO-LUMO能隙均大于5.20eV。能量的二阶差分表明BN[(CH2)3]3、BP[(CH2)4]3以及BX(CH2)[CH(CH2)2CH](X=N和P)是最稳定的。键长和Wiberg键级表明BN[(CH2)n]3(n=2和6)和BP[(CH2)2]3的桥头原子之间不存在B-N和B-P键,而其他化合物中均存在B-N和B-P键。电子密度的拓扑分析表明BN[(CH2)n]3(n=3-5)中桥头原子之间B-N键具有离子键特征,而BP[(CH2)n]3(n=3-6)中中心B-P键具有共价键特征。BN[(CH2)n]3、BP[(CH2)n]3、BN(CH2)[CH(CH2)nCH]BP(CH2)[CH(CH2)nCH](n=1-6)的第一垂直激发能分别位于191.1-284.8、191.8-270.1.190.5-199.7、209.0-221.3nm之间。