中文摘要：

本课题在稀土光谱理论框架内，建立了一套研究稀土4f电子与周围环境晶场作用的从头计算方法，并完成了相关计算程序的编写。首先，通过对一系列含稀土4f电子的分子和固体体系进行系统的从头计算，深入了解4f电子性质描述对从头计算方法的依赖性。其次，将基于密度泛函理论自由轨道镶嵌公式与有效算符方法结合起来，成功计算了LaCl3:Ln3+体系中Ln3+的二阶和四阶晶场参数，并讨论了Ln3+与周围环境的各种相互作用机制对晶场参数影响。结果表明，该体系中配体极化作用对二阶参数的符号和大小起着决定性影响，而Pauli排斥作用对四阶参数贡献很大。同时还将此计算方法应用于KPb2Cl5:Eu3+体系，讨论了Eu3+占据两种不同Pb2+格位的相对倾向性。此外，结合基于密度泛函理论的固体能带方法和基于波函数理论的镶嵌团簇方法从头计算了LuAlO3:Ce3+体系的4f1和5d1组态晶场能级间跃迁能量和强度，讨论了局域结构畸变和自旋-轨道耦合作用对计算结果的影响。本项目已在国内外重要学术刊物上发表论文10篇。