本论文的目的是通过第一性原理计算研究各种纳米材料的物理性质。近年来随着密度泛函相关理论的发展和计算机运算能力的迅速提高，使得第一性原理计算方法成为物理、化学和材料科学中常用的研究手段。本论文对一些准一维的纳米材料进行了基于密度泛函理论的第一性原理计算研究，研究涉及的材料物性包括几何构型、电子结构、电学性质、光学性质、磁学性质和电子自旋输运性质等几方面。 介电性质是材料的基本属性，体现了材料对于外加电场的响应。碳纳米管作为重要的纳米材料，它的介电性质已经得到很多理论上的研究和实验上的应用，但是半导体性的其他纳米管的屏蔽极化率、静态极化率等介电响应性质尚未得到理论研究。我们通过密度泛函理论计算，具体研究了氮化硼纳米管和碳化硅纳米管的介电性质，以及碳化硅纳米管的光学性质。计算与分析表明，单壁氮化硼和碳化硅的屏蔽极化率主要由束缚在离子实周围的价电子贡献，可以用我们提出的经典连续电介质圆筒模型来描述。可以与之对比的是单壁碳纳米管，以前的计算与分析指出它的极化率由离域的电子提供，能够用一个半金属圆筒模型来描述。单壁氮化硼纳米管的纵向屏蔽极化率是横向屏蔽极化率的2.4-3.6倍，而单壁碳化硅纳米管的纵向屏蔽极化率是横向屏蔽极化率的3.5-8.1倍，这说明它们都具有很强的各向异性，如果在制备过程中外加静电场，就可能生成排列整齐的产物。我们的计算表明，在多壁氮化硼和碳化硅纳米管中，对于极化方向垂直于管轴的光以及垂直于管轴的外加静电场，外管对内管都有部分的屏蔽作用。而与之对比的是多壁碳纳米管的外管有几乎完全的屏蔽作用。大多数单壁碳化硅纳米管的光学吸收谱中第一个强吸收峰在3eV附近，只有最细的(5，0)单壁碳化硅纳米管的光学吸收谱中的前三个强吸收峰出现在1.5-4.0eV的范围内，这些光学性质都体现了单壁碳化硅纳米管的半导体的基本性质。 自旋电子学是当前研究的前沿热点，为了寻找适合作为自旋电子学器件的纳米材料，人们做了大量理论和实验的研究。我们通过密度泛函理论计算，研究了一系列含有钒原子的有机金属分子团簇V2n+1Cp2n+2，Vn(FeCp2)n+1和V2nAntn+1(Cp代表戊环，Ant代表蒽)。计算表明它们可能存在链状构型，且总磁矩随团簇长度的增加而增加。进而我们研究了一些准一维无穷长的有机金属分子链，计算了它们的几何构型、电子结构、磁学性质，以及电子自旋输运性质。通过对计算出的电子结构和自旋输运性质的分析，我们预测(VCp)∞(VBzVCp)∞(Bz代表苯环)和(V2Ant)∞链具有特殊的电子结构，他们是铁磁性的半极金属(Half-metals)。依据计算，我们利用两种有机金属团簇设计了新型自旋电子学器件--自旋过滤器(spin-filter)，它们可能在自旋电子学领域具有突出的应用。