电离辐射会引起DNA单链或者双链发生断裂,从而引发DNA分子的损伤。当生物组织受到高能辐射时,会使得分子发生电离,由此产生大量次级低能电子,这些低能电子贴附到生物分子上,与之相互作用,导致分子中某些化学键发生断裂。低能电子不仅会诱导DNA分子和某些生物组织的辐射损伤,同样也会诱导某些化学分子的损伤,导致分子中化学键的断裂。本文主要运用量子化学手段,采用密度泛函理论,通过使用Gaussian 09、Multiwfn等量子化学软件程序,研究了硝基咪唑、甲基硝基咪唑以及三硝基甲苯的低能电子贴附与解离的过程。本文共分为四章内容。第一章中,首先叙述了量子化学的发展简史和应用前景,随后简要介绍了电子贴附解离反应的现状及研究进展,最后概述了本文的主要研究工作。第二章主要介绍了量子化学方面的知识。在上述理论的基础上,本文对第三、四章中所选择的研究体系做出了详尽的理论探究。第三章,通过运用密度泛函理论,在UCAM-B3LYP/aug-cc-p VTZ水平下对气相中低能电子诱导硝基咪唑和甲基硝基咪唑分解的反应机理进行了探究。主要对4-硝基咪唑(4NI)、1-甲基-4-硝基咪唑(Me4NI)和1-甲基-5-硝基咪唑(Me5NI)的中性分子进行了优化,计算了各中性分子的垂直电子亲和能、绝热电子亲和能以及其阴离子的垂直电子脱附能,讨论了反应过程中构型的变化,分析了低能电子附着前后电偶极矩和电荷分布的情况,确定了化学键发生断裂的位置。结果表明,低能电子附着在4NI、Me4NI和Me5NI的最低未占据轨道上,形成了π型单电子占据轨道,4NI的N-H键容易发生断裂,形成氢自由基,C-NO2键解离生成NO2自由基的难度要比解离生成NO2-的难度大。此外,反应不仅仅涉及到单键的断裂,还有更为复杂、有待进一步探究的键断裂过程,最后证实了Me4NI更易接受一个电子去诱导其分子内化学键发生断裂。第四章,选用密度泛函理论,在B3LYP/aug-cc-p VDZ水平下探究了气相中低能电子诱导三硝基甲苯分解的反应机理。通过上述方法,计算了三硝基甲苯的垂直电子亲和能、绝热电子亲和能。讨论了反应过程中构型的变化,分析了低能电子附着TNT前后电偶极矩的变化,运用Multiwfn程序分析了TNT形成瞬态负离子过程中分子表面电子密度的变化。前线分子轨道分析表明,低能电子附着在TNT的最低未占据轨道上,形成了π型单电子占据轨道,此外,瞬态负离子分解为NO2自由基和相应的负离子的分解能大于瞬态负离子分解为NO2-和相应的自由基的分解能。其它键的断裂机理较为复杂,有待深入研究。计算结果证实,低能电子在诱导TNT分子化学键的断裂过程中起着重要的作用。