星际分子是存在于星际空间的无机分子和有机分子。目前已被确认的星际分子有170余种。星际分子的研究对于探索恒星演化、银河系结构乃至生命起源有着重要意义。在温热密集的星际云中发现了许多复杂有机分子的旋转跃迁谱线,其中很多谱线的载体有待确认,这些未知的谱线称为U线。本文基于密度泛函理论预测温热星际云中U线的可能载体的结构、成键特性和红外光谱。基于sp²杂化碳网格结构,首先,构建了碳原子数目介于10-24时的分子片段结构,并对其进行了结构优化和红外光谱计算。其次,考虑到宇宙环境中氢含量丰富,星际分子中大多包含氢元素。进一步在碳分子片段的外围加入氢原子,形成多环芳香烃分子（PAH）。采用同样的计算方法对其进行了结构优化和红外光谱的计算。通过比对实验观测到的宇宙中的U线和预测星际分子候选载体的红外光谱,主要结论如下:1)通过切割和能量最小化计算,得到了碳原子数目介于10-24之间的位于稳定和亚稳定的碳分子片段结构。许多碳分子片段呈现出奇特有趣的结构。C₁₀-1分子具有C_2v的对称性,其形状类似一个兵乓球拍,结构中含有一个由三个碳原子组成的三角形。C₁₂-1分子片段为D_2h对称,其结构中有一个由四个碳原子组成的矩形,在矩形两边分别连接着两个苯环。通过对比实验上尚未确定的红外光谱（UIR）值和计算光谱值,发现其中有三个碳分子片段:C₁₀-1,C₁₅-4,C₁₉-4拥有一个或多个UIR特征峰。其合成谱中有四个红外特征峰和UIR的特征值是对应的,这四个峰值分别位于:7.7μm,11.2μm,12.0μm,18.9μm。此外还发现其位于10.5-14.5微米范围的红外光谱走向和IRAS18317星云处10-15微米观测到的红外谱走向一致。以上两点更加有力的说明三个碳分子片段:C₁₀-1,C₁₅-4和C₁₉-4为宇宙中可能存在的UIR的候选载体。2)把含碳小分子片段外围加入氢原子,在B3LYP/6-311+G（g,d）水平上进行能量优化,构建碳分子数目10-36的氢化碳分子片段。得到部分PAH分子和类似PAH分子的结构。采用同样的方法,我们计算其红外光谱,通过与U线对比,挑选出U线的候选载体:C₂₄H₁₈,C₂₅H₁₇,C₂₈H₂₂,C₃₃H₂₃和C₃₆H₃₀。通过对合成红外谱分析,发现有六个特征峰值是和已经观测到的红外谱线是一致的,分别位于:3.3μm,6.2μm,7.7μm,8.6μm,11.0μm和13.5μm。这些峰值都是通过不同候选载体的不同振动模式产生。这些类PAH特征峰的出现为寻找UIR载体提供了可能。