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低维纳米材料由于具有大的体表比和量子尺寸效应,展现了丰富的随尺寸变化的物理化学性质。这些特征使得其在光电子器件、磁存储材料及高效催化剂等领域展现了诱人的应用前景,得到了科学工作者们的广泛关注。本论文基于自旋密度泛函理论研究了各种有机过渡金属三明治团簇以及它们的一维无限长纳米线,探索这类化合物的生长机制和键合规则,研究其稳定性和电磁性质的物理根源,以及自旋输运性质和负微分电阻效应等。主要包括以下几个方面：研究了[Np2V2TM2]∞(TM=Ti, Cr, Mn, Fe, Np=C10H8, naphthalene)的结构和电磁性质。我们考虑了金属原子的各种不同排列方式：isomer-Ⅰ:两个V原子和两个TM原子分别在同一列；isomer-Ⅱ:两个V原子和两个TM原子分别在同一行；isomer-Ⅲ:两个V原子和两个TM原子分别交替的在同一行和同一列。发现除了[Np2V2Mn2]∞(isomer-Ⅱ,Ⅲ)和[Np2V2Fe2]∞(isomer-Ⅲ)这三种结构以外,其他所有的结构都是稳定的。此外,通过改变团簇的化学成分和几何结构,发现可以对[NP2V2TM2]∞的电性质和磁性质进行有效的调节。如在[Np2V4]∞中掺入Ti原子形成[Np2V2Ti2]∞(isomer-Ⅰ,Ⅲ),使得[Np2V4]的AFM基态更加稳定,而掺入其他的金属原子(Cr, Mn, Fe),使其成为了铁磁(FM)材料。另外,除了[Np2V2Ti2]∞(isomer-Ⅰ,Ⅲ)表现为反铁磁基态外,其他的结构都表现为铁磁基态。更有意思的是,通过对能带的研究,我们发现[Np2V2Cr2]∞(isomer-Ⅱ,Ⅲ),[Np2V2Mn2]oo (isomer-Ⅰ),[Np2V2Fe2]a>(isomer-Ⅰ)是铁磁半金属材料：即一种自旋取向的能带结构具有金属性质,另外一种自旋取向的能带具有半导体或者绝缘体的性质,此外,[Np2V2Cr2]∞(isomer-Ⅰ)是铁磁准半金属材料。研究了TM-COT (TM: Ti, Zr, Hf; cyclooctatetraene, COT,为环辛四烯)层状结构(TMnCOTn+1,n=1～3)的几何结构和电磁性质。研究发现,这些团簇的HOMO-LUMO能隙呈现奇偶交替变化的趋势,其中,TM2COT3团簇的HOMO-LUMO能隙最大,说明这种尺寸的动力学稳定性最高。此外,TMnCOTn1的结合能大于4.284eV,说明它们的热力学稳定性很高,其中TMCOT2团簇的结合能最大。除了TiCOT的磁矩为2μB以外,其他所有团簇的磁矩均为0μB,尤为重要的是,它们的自旋稳定性要比EunCOTn+1的还要高。研究了(BzVBzTM)n(TM=Cr, Fe, Mn)的自旋输运性质和负微分电阻效应(NDR)。计算发现当连接Au电极时,这些化合物在费米能附近表现出极好的自旋极化率。此外,通过分析Ⅰ-Ⅴ曲线,我们发现BzVBzCr、BzVBzFe、BzVBzFeBzV、BzVBzFeBzVBz、 BzVBzMn、BzVBzMnBzV和BzVBzMnBzVBz这些物质都具有负微分电阻效应。