过渡金属团簇由于其特有的d壳层电子结构而表现奇异的磁学性质,这种磁学性质可以通过团簇的合金化进行调控,获得可裁剪的新材料构筑基元,为其在高密度磁记录和生物医疗领域的应用开辟了广阔空间。大量的实验和理论研究表明选择合适的元素进行掺杂,可以显著提高主体团簇的磁性,像Mn掺杂铁磁性团簇;但对于内部呈反铁磁耦合的过渡金属团簇和贵金属团簇来说,简单的过渡金属原子掺杂,效果并不理想,显著影响其功能化设计与应用;如何使此类团簇产生巨磁效应,促进其在自旋电子学领域的应用成为人们广泛关注的问题。在本文中,我们从磁性超原子的理念进行结构设计,研究Mn和Cu基合金团簇的几何结构,磁性及其磁各向异性,阐释其磁性机制,以达到磁性调控目的。具体研究内容如下:（1）Mn_13-nCo_n（n=0-13）合金团簇的结构,磁性以及自旋-轨道耦合效应的理论研究采用密度泛函理论下的广义梯度近似,对Mn_13-nCo_n（n=0-13）二元合金团簇的结构,自旋磁矩,轨道磁矩以及磁各向异性进行了系统的理论计算。结果表明随着Co原子的增多,团簇的结构发生了从二十面体（ICO）到双层六方结构（HBL）的转变,同时,在ICO结构中,Mn原子更趋向于占据中心位置,而Co原子则分散在表面。其线性磁性随着Co原子的增多呈现增长趋势,并在n=4时达到最大值（39μ_B）。此外,我们发现团簇的轨道磁矩主要由Co原子提供,其数值大小与Co原子的含量呈明显的正相关,随着Co原子数目的增加,轨道磁矩由0.01μ_B(Mn₁₃)增长为1.34μ_B(Co₁₃)。遗憾的是,在Mn_13-nCo_n（n=0-13）团簇中并没有发现明显的磁各向异性和较大的磁各向异性能（MAE）。（2）TM@Cu₁₂N₁₂（TM=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt）超原子磁性理论研究采用密度泛函理论下的广义梯度近似方法对超原子团簇TM@Cu₁₂N₁₂（TM=Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt）的结构稳定性,磁性及磁各向异性能进行了系统的理论研究。发现对Cu₁₃团簇进行表层氮化可使团簇的结构发生明显变形,同时TM-Cu键和Cu-N键的出现可以有效提高团簇稳定性。N原子的加入使Cu团簇的磁性显著提高,且不同的过渡金属原子（TM）的掺杂有效改善了Cu团簇内部的磁性环境。3d原子的掺杂使团簇的磁性得到进一步提升,4d,5d原子的掺杂虽对提高团簇轨道磁矩无明显效果,但Rh和Pt原子的掺入使其磁各向异性能显著增大,提高了团簇磁稳定性。TM@Cu₁₂N₁₂超原子的掺杂与改性基本达到磁性调控目的。