在21世纪，离子辐照育种、质子和重离子治癌是科学的前沿。同时，宇宙中的太空辐照、医疗和环境中的辐照、离子辐照导致生物新品种的产生越来越受到人们的广泛关注。在理论上，从分子和细胞水平上研究生物体的电离辐射损伤是辐射生物学与放射医学的基础，是涉及原子核物理、生物、化学和医学等学科交叉的一个重要的前沿领域。核酸的分子生物学主要研究核酸的结构及其功能。近几十年来，由于理论和实验的发展，该领域已经成为分子生物学内容中最丰富的领域。脱氧核苷酸和核苷酸分别是DNA和RNA分子的重要组成部分。在辐射生物学和放射医学中，DNA和RNA是电离辐射引致细胞杀伤或转化的主要靶分子。射线作用于机体，从开始照射到出现生物学效应(癌变等)是一个及其复杂的过程，对其结构的影响比较复杂，辐射产物也是多种多样的。对DNA、RNA的损伤可影响其某一组成单元，但只有核酸碱基的丢失或者改变才具有遗传后果。因此，研究清楚辐射前后的核酸碱基的物理化学性质，对于更好的研究DNA和RNA的辐照损伤有十分重要的意义。 对分子振动光谱的研究是研究分子性质的一个重要的工具。用谱学方法研究孤立或周围环境稳定的生物大分子如核酸碱基等，对澄清这些生物大分子在生物体中的功能有重要意义。目前实验中普遍采用红外光谱和拉曼光谱两种方法，由于实验研究中标记多原子分子特别是生物大分子的实验谱十分困难，通过理论计算给出其振动谱，对理解实验测量谱和预言新的谱有重要意义。在理论计算方面主要包括较为精确的量子化学计算和经典分子动力学方法，其中量化计算包括半经验方法和从头计算方法，比如HF和DFT方法。但是对原子数目较多的生物分子，用量子化学方法的计算量十分惊人，从头计算中需要引入标度因子会增加计算结果的不确定性，而用半经验势分子动力学，可以克服以上模型的不足之处，从而成为可靠且有效的研究生物大分子振动谱和性质的方法。 分子动力学在生物分子研究上的应用范围越来越广，许多研究表明用分子动力学方法研究生物大分子是可行的。但所有的这些计算中并未给出分子的振动模式和频率，因此我们采用半经验势分子动力学方法研究了尿嘧啶分子的振动性质。通过计算尿嘧啶分子的动力学运动轨迹的速度自关联函数的傅立叶变换，计算了其振动频率，给出振动谱范围是126cm-1到3370cm-1；通过求解Hessian矩阵方法，鉴别出每一个振动频率的振动模式，计算结果与现有实验数据符合，并对目前实验还未能给出的振动模式和频率做了自洽补充，完整的给出了尿嘧啶分子振动模式和频率；考虑生物分子都是处在一定的液态生物环境中，氢键对它们对影响是不可忽视的，因此我们用半经验分子动力学方法研究了一至四水合尿嘧啶分子的振动性质，发现水合作用对尿嘧啶分子结构和振动频率的确有重要影响；并且，我们还发现尿嘧啶分子有几个特征的频率值，它们受水合作用的影响较小；最后我们研究了热辐射(温度效应)对尿嘧啶分子性质对影响。