尽管在今后的十年内,传统硅电子学仍将是工业界的主导,但是全新的分子电子学有望超越当今半导体技术在物理学和经济学上的阻碍而继续沿着Moore 定理向前指数发展。虽然如今大部分分子电子学的解决方案仍处于起步阶段,但是它们在集成度、低功耗计算以及和其他生化功能的结合等方面有不可低估的潜力。关于分子电子学的研究已经取得了不少令人振奋的成果。尤其在过去的几年里,分子电子学步上了一个新的台阶,但是作为一个全新的前沿科学,除了对实验技术提出了很高的要求外,还亟需理论上的支撑。分子电子学研究的是分子水平上的电子学,其目标是用单个分子、超分子或分子簇代替硅基半导体晶体管等固体电子学元件组装逻辑电路,乃至组装完整的分子计算机。它的一个研究方向包括各种分子电子器件的设计、合成、性能测试以及如何将它们组装在一起以实现一定的逻辑功能电路等等。本文重点在于导电分子及分子电子器件的一些理论探索和研究。本文首先介绍了一些常见的导电分子,包括无机分子、有机分子和生物分子,并对它们的电气特性进行了比较,同时还从理论上介绍了分子的导电机理; 文章的第二部分重点介绍了几种常用的分子电子器件及其工作原理; 其中三端分子器件对于需要功率增益和信号还原的分子电路来说是非常重要的,本文基于Matthew 和Garrett 等人提出的两端分子器件的通用器件模型(Universal Device Model,简记为UDM),创造性地提出了一种一般的三端分子器件的UDM,用于在纳米尺度下的分子电路仿真和设计。同时,本文还给出了基于UDM 的电路的理论设计流程,并通过电路实例以从实际上说明了UDM 的作用。I-V 特性的计算也是分子器件理论研究的一个难点之一。本文着重介绍了了一种基于Büttiker 多端响应公式的量子力学方法,并用于计算基于金属电极-分子-金属电极(Metal-Molecular-Metal, 以下简记为:MMM)系统结构的分子电子器件的I-V特性。这为分子电子器件的研究提供了强有力的理论指导。本文对分子电子器件的设计以及组合分子电子器件的一些难点做出了充分的估