掺杂原子在原子尺寸、电子特性以及物理特性等方面与硼原子的差异,促使了掺杂硼团簇体系能够获得许多新颖的物理特性,这也使从理论上揭示掺杂硼团簇的形成机理和结构衍变规律成为非常重要的研究热点和研究课题。在硼团簇体系中,管状硼结构不仅被视为硼团簇从2D到3D（平面到三维结构）结构转变的重要指示物,而且其被视为硼纳米管的前驱体。本论文重点揭示了硼双环结构的电子特性及稳定性机制,为揭示硼团簇的结构演化提供了理论视野。本论文系统地对碱金属掺杂硼团簇的几何结构,电子特性以及稳定性进行了理论研究,主要研究内容如下:1.Li掺杂B₂₀团簇(LiB₂₀和LiB^–₂₀)几何结构和电子特性的理论研究硼团簇丰富的结构和奇特成键模式使其理论和实验研究成为了团簇领域的热门课题。随着原子数的变化,硼团簇体系展现了多种几何结构,包括平面或准平面结构、管状结构、笼状结构、双层结构和核壳结构等。本文系统研究了碱金属对硼团簇B₂₀电子几何特性和稳定性的重要影响。通过详细的结构搜索和能量计算确认了具有D_10d对称性的管状结构是LiB₂₀和LiB^–₂₀的基态结构,其Li原子位于管状结构的中心。电子结构分析表明Li和B₂₀团簇存在较强的电荷转移,其导致了电荷转移复合物(Li⁺+B^–₂₀和Li⁺+B₂₀^2-),形成了π和σ双重芳香性和较强的静电相互作用。碱金属掺杂硼团簇所形成的静电作用是破坏阴离子硼团簇平面结构倾向性而形成管状结构的重要因素,这表明由碱金属引起的静电相互作用可能为硼团簇结构演化提供新的线索。2.碱金属掺杂B^–₂₂团簇(MB₂₂^–（M=Na,K）)几何结构和电子特性的理论研究硼原子的缺电子特性导致了硼团簇的具有丰富物理性质,例如奇特的几何结构,独特的多中心键和电子特性,以及新奇的结构演变规律。本文运用高水平的理论计算系统研究了碱金属对硼团簇B₂₂阴离子电子几何和稳定性的影响。通过详细的结构和能量计算确认了具有C_11v对称性的管状结构是MB₂₂^–（M=Na,K）的基态结构,其中M（M=Na,K）原子位于高对称轴上。电子结构分析表明M（M=Na,K）掺杂B₂₂团簇存在强的电荷转移,其导致了电荷转移复合物(M⁺+B₂₂^2-)以及形成了π和σ双重芳香性和较强的静电相互作用。MB₂₂^–（M=Na,K）的管状硼团簇比准平面结构更稳定,这是因为硼团簇部分带有离域的π+σ电子的双重芳香性以及阳离子M⁺和阴离子管状硼团簇之间的强的静电相互作用。这项工作表明通过碱金属掺杂可以明显增强管状硼团簇的稳定性。