气相-表面界面上的化学反应由表面上发生的能量转移和转化控制。找到一种将能量引导到适当的自由度的方式将有助于理解和指导多相催化的新发展。然而,目前还不完全了解气相分子与金属表面碰撞的过程中,分子内的振动模式如何相互耦合以及它们之间的能量是如何流动的。庆幸的是,态-态分子散射可以作为分子-表面相互作用的灵敏探针,为分子初始振动能量的流动提供非常有价值的信息。但是,由于态-态量子动力学计算的复杂性,现有的理论研究主要集中在双原子分子在金属表面的散射上。本论文,通过发展全耦合的六维Chebyshev波包动力学方法,将金属表面上的态-态分子散射动力学从双原子扩展到了多原子。并且,通过与精确的量子结果的比较,测试了准经典轨线方法和位点平均模型在分子-表面态-态散射动力学过程中的准确性。具体研究内容如下:通过研究多原子分子H2O/HOD在Cu（111）表面散射的六维的态-态量子动力学,揭示了这两个分子内模式和键选择的振动能量转移机制。我们发现,当H2O分子处于反对称伸缩振动（1v3）激发态与表面碰撞时,从1v3到对称伸缩振动（1v1）的能量重分配非常显著,而流入弯曲振动（1v2）的效率很低。同样,H2O初始在1v1态的能量,在碰撞后也能重新分配到1v3态,其效率与1v3到1v1的效率相似。相比之下,HOD分子中更局域的1vOH和1vOD态之间的能量转移要困难得多。这样的模式和键选择的振动能量转移能在一个局域模式图像下得到很好的理解。并且,基于我们提出的机理,定性解释了为什么我们计算的H2O的产物分支比1v1/1v3比最近实验测量的CH4在Ni（111）上散射的分支比高～3倍,同时预测了氘化甲烷和氨气等其它多原子分子在金属表面散射过程中可能会出现的振动能量转移现象。然而,将这个六维量子动力学模型扩展到更高维度是极其困难的,因为对于基于波函数的量子方法,基函数的数目随体系维度指数增长。因此,我们也在思考一些可代替的近似方法。一种有效的近似方法是准经典轨线方法,其中核心在于分子的初态采样和末态分析。传统的采样方法是将多原子分子当作谐振子来处理,即进行简正模式采样。本论文,我们采用了更严格的半经典绝热弛豫采样方法,散射分子末态分布由标准直方格归类以及基于能量的高斯归类方法获得。通过与作为基准的量子动力学结果比较,我们发现基于绝热弛豫初态采样和高斯归类末态分析的准经典轨线方法可以在很大程度上重现H2O/HOD在Cu（111）表面散射过程中的模式和键选择的振动能量转移现象。因此,我们的结果为以后人们使用该方法研究涉及更复杂的多原子分子的气相以及气相-表面体系中的态-态散射动力学提供了更多的信心。另一种方法是通过分别计算一系列固定位点上的减维的量子动力学,再把各个位点的结果进行加权平均以近似得到全维的结果,即所谓的位点平均模型。由于目前还没有全维的多原子分子在金属表面散射的态-态量子动力学结果,选取一个简单体系,H2/D2+Cu（100）,我们测试了在该体系中位点平均模型的有效性。通过将六维的振转（非）弹性散射几率与从十五个位点加权平均四维几率的结果比较,我们发现,位点平均模型很好地重现了振动弹性和转动非弹性散射几率,尽管对于高能下的振动非弹性散射结果没那么好。我们的结果表明该模型可以在未来应用到重-双原子或多原子分子在金属表面散射的态-态量子动力学,以降低全维计算过高的成本。