介观系统中的量子输运已经被研究了数十年。在简单的量子点系统中就有很多有趣的效应被发现,例如近藤效应、库伦阻塞、泡利自旋阻塞、负微分电导、隧穿磁阻效应、自旋轨道耦合和热电效应等。最近几年,人们更多关注分子磁体,其中分子磁体与电子之间的自旋交换相互作用都会导致一些新奇的现象。磁隧穿结中由电流不平衡引起的隧穿磁阻效应尤其受到人们的关心。首先,我们用顺序隧穿机制下的率方程方法研究了串联双量子点中的自旋极化输运,其中串联双量子点弱耦合于共线的铁磁电极,而我们主要关注自旋交换相互作用对输运特性的影响。我们在非对称的双量子点输运中发现巨大的负微分电导,它是由两个量子点间的能级差引起的。事实证明,隧穿磁阻与偏压相关,而且散粒噪声对自旋交换相互作用非常敏感,而自旋交换相互作用使得自旋极化电流更加不平衡。电极磁化方向平行时,自旋交换相互作用更倾向于自旋聚束,因此超泊松噪声增大,而当双量子点不对称且电极为反平行结构时,强的反铁磁自旋相互作用会抑制散粒噪声。电压影响隧穿磁阻和散粒噪声这一性质可能对自旋交换相互作用的测量有帮助。然后,我们在顺序隧穿机制下分别研究了铁磁和反铁磁类型的分子磁体双子的自旋极化输运,其中双子串联弱耦合于共线的铁磁电极。我们主要关注自旋交换相互作用对隧穿磁阻(TMR)的影响。当两个分子磁体之间的自旋交换相互作用为反铁磁时,在正偏压区域会出现极大的正隧穿磁阻,而且我们发现会出现隧穿磁阻达到理论值下限的区域。因此,分子磁体双子可以作为一个理想的阀器件去完全阻塞电极平行磁化时的电流。最后,我们研究了隧穿结的量子输运,其中单轴各向异性的分子磁体双子与铁磁电极磁化方向不共线。不同于通常模型,分子磁体的易轴与铁磁电极极化方向不共线。我们主要关心非共线角对自旋极化电流和隧穿磁阻的影响。对于铁磁自旋交换相互作用耦合的双子,正(多数)分量的自旋极化电流随着非共线角的增大而减小,而负分量几乎不变。因此电流极化率在某个特定角度发生反转,而且当各向异性轴与电极磁化方向垂直时,高电流极化和低电流密度同时出现。在反铁磁双子结中,我们也发现了可调节的隧穿磁阻从负值变化到正值。我们的发现可能应用于自旋阀器中的技术。