量子力学是研究物质微观结构的基础。Hitler-London对H<,2>的计算差不多可以算是计算量子化学的开始，量子化学的发展则使得对物质的物理性质、化学反应历程进行理论计算成了现实。近代的量化计算起源于Hartree和他的父亲的手摇计算机。由于Roothaan,Pople等人的先驱工作，大规模的量化计算成为现实。目前差不多有关化学的一切现象、知识都可以或精确或近似地从计算机上获得。看起来似乎只要计算机技术足够发达，我们就可以足够快足够精确地得到一切物质的一切化学性质。然而量子化学本身还有很多需要研究的问题，其中的一个是计算方法。现在除了经典的从头算，半经验方法外，密度泛函理论也已经大量被应用于计算中。这些都是针对所有分子的一般性算法，然而一个分子即使没有群上的对称性也会有化学特性（比如线形反应、共轭体系）。针对这些特点一些新的算法或是旧算法被加上了新的内容被提了出来。这些方法可以明显的降低计算资源的消耗，这就使得在计算机技术还不让人十分满意时可以对大分子体系进行研究。另一个可研究的地方是计算采用的基集。从最初的元素周期表前两周期的轻原子到现在的重原子，目前从实验数据得到了较精确完整的基集。 量化计算的一个重要应用是进行新的分子材料的设计。在一些更有趣的领域中，甚至可以设计出具有特定药物活性，生物活性的分子。如果我们得到了具有特定性质的分子，那么就可以通过修改它的结构来增强或削弱这种性质，或者改变这种性质出现的条件。在化学上调整分子性质的常用手法之一是用取代基来修饰分子，但这么做的前提是知道究竟分子的哪一部分是具有化学或物理兴趣的性质的。我们知道化学反应都是电子状态的改变，所以只要知道了分子中电子波函数就等于获得了所需的化学信息。过去由于对分子的波函数缺乏了解，对于分子性质的分析都要依靠大量的实验数据来摸索出经验规律。 毫无疑问有机分子比无机分子要多得多。而有机分子中普遍存在的共轭体系涉及到有机导体、铁电体、磁性材料及非线性光学材料等领域。所以有机材料的设计渐渐成为一个热点，例如碳纳米管、碳球，超大的石墨面等等。共轭体系一般就是离域的π电子体系，这里的π电子不但由碳原子提供也可由其它原子提供，另外非π电子也可以参与在共轭中。从而使得分子的物理化学性质是多样的。 处理共轭体系过去最常用的理论就是Hückel理论，可是这种理论使用了过多过强的近似，只能给出供参考的能级的顺序，至于光谱、键长、键角就非常不理想了。它被舍弃的原因之一是由于没有考虑到强关联作用。而强关联作用在物理中被研究的比较多。 比起其它理论，含时的密度泛函理论是比较新的。大量的含时密度泛函方法的计算表明，这种理论对于电子激发能的计算能给出不错的结果，也能详细地给出光谱中的各种有用性质。 我们在实验中首先发现了硫醛硫酮这一类具有荧光性质的新物质，它们很可能成为光学材料。我们用含时的混合密度泛函方法对这一类分子进行了计算，首先得到了与实验一致的跃迁波长，找到了对这类物质来说合适的计算参数。然后又对分子轨道进行了分析，找到了只由四个原子组成的具有荧光活性的结构部分。这使得将来的合成方向将不只限于母体为中氮茚的这一类物质而是一大类物质，从而对分子进行修饰的可能性也大大增加了。我们预期在这些分子中会有更好性质的光学材料分子。 对于前面提到的强关联作用，一些模型虽然很早之前就提出了，但还是可以在共轭体系中应用的。其中应用比较多的是PPP模型和VB模型。它们考虑到了强关联作用，可以用于强或弱的关联体系，在完全忽略关联作用时它就回到了Huckel理论。这两个模型使用了多电子组态作为基矢，这使得大尺寸分子的Hamiltonian矩阵的维数大大增加。单单存贮整个矩阵已是几乎是不可能的，更不用说计算速度了。幸运的是使用密度矩阵重整化群方法可以从一个较小的单元逐步扩展到一个大尺寸分子，而每步只需计算较少维数的Hamiltonian矩阵。因此在计算量不变的前提下可以计算更大的体系。这种方法在共轭体系的价键理论中与Lanczos方法相比，可以把共轭分子体系扩展到足够大，目前可以处理有28个π电子的体系。为了计算庞大的Hamiltonian体系，我们研究了另一种方法。把Hamiltonian反复作用在一个初始波函数上，在有限次迭代后就可以得到与初始态不正交的能量最低态。这种方法的计算速度可以受益于矩阵中大量的零。所需的存储量最多也就是矩阵的一行。我们用这种方法研究了共轭分子的VB模型和PPP模型，与密度矩阵重整化群方法相比，在能量、键级、键长方面的计算结果是令人满意的。