در بخش اول این تحقیق برخی از جنبه ها و کاربردهای نظریه تابعیت چگالی مورد مطالعه قرار گرفته است. توانایی روش های مختلفی در نظریه تابعیت چگالی برای بدست آوردن قطبش پذیری منوهالیدهای فلزات واسطه 4d مورد ارزیابی قرار گرفت و نتایج نشان داد که روش های b98، b3pw91،pbe1kcis ،tpss1kcis و mpw1pw91 کارایی بهتری نسبت به سایر روش ها دارند. سپس یک روش جدید به نام b2-ppw91 برای بدست آوردن قطبش پذیری و خواص نوری مولکول های حاوی فلزات واسطه توسعه داده شد و توانایی آن در مقایسه با سایر روش های نظریه تابعیت چگالی مورد تایید قرار گرفت. همچنین یک مطالعه تفصیلی برای بدست آوردن خواص نوری مولکول ybr به عنوان یکی از منوهالیدهای فلزات واسطه انجام شد. از طرف دیگر، در زمینه نظریه تابعیت چگالی وابسته به زمان، مطالعه ای جامع جهت ارزیابی روش ها، مجموعه های پایه مختلف و یک مجموعه پایه جدید تحت عنوان exc-etdz برای بدست آوردن طیف های اتمی انجام شد. نتایج نشان داد که کارآیی یک روش نه تنها به آرایش اتمی بلکه به انتخاب یک مجموعه پایه مناسب نیز بستگی دارد. در ادامه، با استفاده از پتانسیل الکترواستاتیک مولکولی و همچنین در نظر گرفتن اثرات فضایی یک معادله جهت تخمین دادهای سینتیکی مربوط به واکنش تهیه اتر از مشتقات فنولی پیشنهاد شد و به طور عددی نیز مورد تایید قرار گرفت. در بخش دوم تحقیق خواص نوری، الکترونی و ساختاری نانوکلاسترهای سولفید روی، سلنید روی و آلومینیوم مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا برای کلاسترهای سولفید روی تا 10 واحد، خواص الکترونی مختلفی از جمله قطبش پذیری، انرژی یونش، الکترون خواهی، سختی، نرمی، تابع تشابه و تفاضل مرتبه دوم در انرژی به صورت تابعی از اندازه کلاستر محاسبه شد. نتایج نشان داد که کلاسترهای سه تایی و شش تایی پایداری بیشتری نسبت به کلاسترهای مجاور خود دارند. همچنین نقش دو اصل علمی تحت عناوین حداقل قطبش پذیری و حداکثر سختی در تعیین پایداری کلاسترها مورد بررسی قرار گرفت. سپس به مطالعه خواصی مشابه برای کلاسترهای سلنید روی پرداخته شد و یک بررسی مقایسه ای بین خواص این دو نوع کلاستر تشکیل شده از عناصر گروه ii و vi انجام گردید. نتایج حاصل الگوهای مشابهی را برای خواص الکترونی و ساختاری این دو طبقه از کلاسترها نشان می دهند. مطالعه دیگری در مورد قطبش پذیری استاتیک و دینامیک و اثرات دما و ممان دوقطبی برروی آنها و همچنین سایر خواص الکترونی برای پایدارترین ساختارهای کلاسترهای آلومینیوم تا 31 اتم نیز انجام شده است. نتایج نشان داد که کلاسترهای 7، 13 و 20 اتمی پایداری بیشتری نسبت به سایر کلاسترها دارند. روند مشابهی برای تغییرات قطبش پذیری استاتیک و دینامیک با اندازه کلاستر مشاهده شد. بررسی روند تغییرات انرژی یونش و الکترون خواهی با اندازه کلاستر نشان داد که برای کلاسترهایی با تعداد اتم های بسیار زیاد این خواص به تابع کار تجربی آلومینیوم میل می کنند.