因其独特的结构和物性,一维纳米体系是当前多学科研究的热点。常见的一维纳米体系有金属纳米线,金属纳米线填充碳纳米管的复合体系以及液体填充碳纳米管的复合体系。本论文主要围绕体各种不同参数(半径,管径,相互作用,温度等)下,体系结构的变化展开了较系统的理论研究。论文主要内容具体如下：第一章介绍了界面热力学的物理知识以及当前相关课题的研究进展。第二章介绍了本论文所采用的主要研究手段分子动力学模拟。第三章探讨了液体填充在刚性碳纳米管中的形貌变化。第四章研究了弹性碳纳米管在液体毛细力的作用下发生的弹性形变现象。限域在刚性碳纳米管内中纳米线以及孤立纳米线的稳定结构的研究结果分别在第五章和第六章中进行了讨论。论文的主要结果总结如下：(一)运用分子动力学模拟方法,系统研究了液体填充刚性碳纳米管的结构/形貌变化。研究表明,碳管中的液体有四种不同的存在形式,其依赖于液体的填充比例(液体体积对于碳管内部可使用有效体积的比值)、以及液体与碳纳米管之间的相互作用；并获得了碳管中的液体形貌变化的“结构相图”。最后通过基于液体表面能以及液体与碳管之间的界面能之间的平衡关系,分析解释了所得到结构相图的变化规律。(二)结合理论分析与分子动力学模拟,我们发现了一种新型的毛细作用驱使的弹性管的不连续形变。我们的理论分析表明,通过弹性圆管内部一系列彼此分离的液体相互凝聚可以驱使管子截面从圆到扁的结构变化。伴随着这个形变,存在一个标度关系：即毛细弹性长度与体系特征长度之间的线性关系。我们通过分子动力学模拟了液体填充在弹性碳纳米管内的弹性毛细现象。模拟的结果很好的支持了我们理论预测的标度关系。(三)系统研究了纳米线填充在刚性碳纳米管内的稳定结构。并发现了三种未见报道的新纳米线结构。模拟结果显示：在较小管径的(15,15)碳纳米管中,所形成的纳米线均为多层螺旋结构；在管径较大的(30,30)碳纳米管中所形成的的结果比较多样化。在(30,30)碳纳米管中,填充原子数、碳纳米管管径、以及相互作用均对纳米线的稳定结构产生影响。相互作用越小,填充原子数越少,体系越趋向于形成晶体结构纳米线；反之为多层螺旋结构纳米线。结果中存在三种新结构,分别为,由多层螺旋包裹晶体核心的复合纳米线结构、存在液滴型空缺的无限长晶体纳米线结构和存在空缺的多层螺旋纳米线结构。(四)我们采用优化的方法,比较了四种金属纳米线结构的稳定性。对于每种金属,建立了四种不同结构的纳米线。除了Wulff构造的FCC和HCP晶体纳米线结构、FCC五边形孪晶纳米线结构之外,我们首次提供了搭建基于HCP晶格的十边形孪晶纳米线的方法。分析了不同结构中对体系过剩能有贡献的项,并采用数值拟合的方法计算分析了不同结构的稳定性。结果显示：纳米线的稳定结构可能会随着横截面积的变化而有所改变,具体取决于所研究的金属种类。我们发现,即使对与HCP金属,当纳米线半径较小时,FCC相关结构也是最稳定的。在一定的横截面范围内,HCP十边形纳米线为Ti金属纳米线的最稳定结构。