自旋电子学用创新的方法,操纵电子自旋自由度,引起了人们广泛的兴趣,被看作是创造下一代自旋电子器件的科学。有机自旋电子学是自旋电子学的一个重要分支,是现在实验和理论上的重要课题。这些无限长的系统呈现了很多新的性质,从而提供了很多种应用的可能,比如高密度存储设备和量子计算机。被这些理论预言所影响,石墨烯和一维磁性纳米器件受到广泛的关注,例如通过裁剪得到不同能带结构的石墨烯和不同性质的有机金属材料。很多实验组已经成功的制备出在室温下孤立稳定的二维石墨烯。而一维有机金属三明治分子线(sandwichmolecularwires-SMW)优点是体积小,价格低廉,质量小,机械柔性和化学互动良好,有些文章中报道有机金属的各种性质,例如半金属性质,自旋过滤效应和负微分电阻(negativedifferentialresistance-NDR),在实验上还可以通过裁剪的方式进行化学合成。　　本论文的研究主要集中在以下几个方面:一、利用掺杂石墨烯纳米带设计和构建分子器件,利用第一性原理的方法(非平衡态格林函数结合密度泛函理论)理论模拟研究所构建的石墨烯器件,计算得到能带结构,态密度,磁性质和分析输运过程机理。研究重点集中在电输运中出现的巨磁阻效应,隧道磁阻效应和非线性电流-电压曲线的形成机理,为将来分子器件的实际应用提供理论基础。二、研究了一维的磁性有机分子材料,例如一维的三明治和混合三明治有机分子团簇,分析其电磁性质及结合金电极之后的输运性质机理,为自旋电子学器件的制备提供一些理论基础。低维自旋电子学是结合分子电子学和自旋电子学两者优势的交叉科学。我们发现一维有机金属团簇在输运中有高自旋过滤效应和负微分电阻效应。此外,我们还发现了新的一维三明治结构的有机半金属材料。