电子元器件不断微型化的要求对传统的半导体加工工艺提出了巨大的挑战，同时，它也为分子电子学的发展提供了契机。一方面，使用单个分子或分子簇制备的分子电子器件不仅可以很好地满足电子元器件高密度集成的要求，另一方面，化学合成手段的多样性也使其可以满足不伺的功能要求。常见的分子电子器件包括分子导线、分子开关、分子整流器、分子晶体管、分子储存器件等。分子电子学的研究不仅包括分子电子器件的制备和测量，而且也包括对分子水平的电子输运机理的探索。研究单分子电子器件最直接地办法莫过于将目标分子连接在两个（或三个）金属电极之间，构建起分子结体系，然后进行各种性质的测量和表征。近年来已经发展了许多单分子结制备和测量手段，比如扫描隧道显微镜、机械可控的断裂结技术、导电原子力显微镜等。另外，在理论探索方面，基于Landauer-Büttiker电子输运理论发展起来的使用密度泛函理论(DFT)结合非平衡格林函数(NEGF)的计算方法逐渐成为了研究分子水平电子输运的主流手段。　　尽管分子电子学在实验和理论方面都已经取得了非常丰富的成果，但是，仍存在一些问题。比如，在实验方面，制备和测量的重现性还有待提高;在理论方面，百家争鸣的局面有待统一。此外，对于出现的一些新现象，比如金属纳米结与微量非金属原子（或分子）之间的相互作用仍需要进一步研究。　　本论文围绕“金属电极-单分子-金属电极”这样一个纳米结构展开了讨论。我们首先使用线性共轭分子导线的模型，细致地研究了分子的端基连接方式和分子长度对电子传递的影响，然后，通过实验测量与理论模拟相结合的方法，研究了在氮气气氛中使用机械可控断裂结技术制备的纳米结的原子构型以及电学性质。在第一项工作中，我们使用的是平面电极，从而可以忽略电极形状以及分子在电极上的吸附姿态等细节，主要考虑中间分子的结构对电子输运的影响;而在第二项工作中，我们却使用的是简单分子和尖端电极，从而重点研究了电极形状给分子结中的电子输运带来的影响。这两项工作分别从分子和电极这两个不同的视角出发，对分子结体系的电子输运行为作了-个比较全面的考察。本论文的研究内容具体如下:　　在线性共轭分子导线的研究中，主要针对影响电导的两个因素:分子-电极之间的连接方式和分子长度，进行了研究。使用Gaussian软件构建了分子模型，使用Atomistix Toolkit软件研究分子结中的电子输运行为。这项工作中研究的分子以三种不同的方式连接到电极上，从而形成了不同的电子传递路径。其中，有一种连接方式的电导比另外两种的大一个数量级，这一现象充分反应了连接方式对分子器件性能的重要影响。随着分子长度的增加，分子导线的电导呈现先下降后升高的趋势。这与报道的大多数分子的电导随长度的增加而下降的变化趋势不同。进一步的研究发现，这一特殊的现象来自于主要电子传递机理的改变。对于线性共轭分子导线的研究扩展了人们对于分子水平电子输运现象的认识，也对分子器件的制备起到一定的启发作用。　　在第二项工作中，我们使用机械可控断裂结技术，在氮气气氛中制备了Pt-N2分子结，并通过实验测量和理论模拟相结合的方法，细致地研究了氮气气氛中铂纳米结的形成、分子结的原子构型及其电子输运行为。结果显示，N2单分子以平行构型(N2分子的分子轴平行于Pt原子线)吸附在了铂纳米结结构上，N2分子与Pt原子之间的相互作用导致了N-N键的增长;平行构型的Pt-N2-Pt单分子结在零偏压下的微分电导为1 G0（=2e2/h），与纯的Pt原子点接触的电导相当;主要的电子传递通道来源于Pt原子的d轨道与N原子的p轨道之间的耦合作用。这项工作填补了在氮气气氛中形成的Pt纳米结的研究空白，推进了金属原子点接触和单分子结的研究。