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本文从理论上研究了介观环中电子自旋相关的物理性质，全文分为五章，分别研究了自旋轨道耦合对自旋态和持续流(持续电流和持续自旋流)的影响，磁性杂质与自旋轨道耦合的相互作用，以及自旋轨道耦合下介观环中的RKKY相互作用。
第一章为绪论，简单介绍一下自旋电子学和介观物理的一些背景知识。第五章是总结
在第二章中，我们从理论上研究了在垂直均匀磁场下，同时考虑Rashba自旋轨道耦合(RSOI)和Dresselhaus自旋轨道耦合(DSOI)的一维和二维介观环中的电子自旋态。只存在RSOI的情形下的哈密顿量和只存在DSOI的情形下的哈密度量在数学上是等价的，它们可以通过一个SU(2)自旋转动变换联系起来。我们的理论结果表明，RSOI和DSOI之间的共同作用会产生一个有效的周期势，这个周期势会造成本征能谱中出现能隙。这个周期势还会使得持续电流和持续自旋流的振荡比较平滑和微弱，也会造成介观环中电子的局域化。对于有限宽度的二维介观环来说，高的径向模式的出现会破环持续电流和持续自旋流的周期振荡。
在第三章，我们研究了垂直均匀磁场下掺入一个磁离子的介观环中的自旋态和持续流，我们同时也考虑了自旋轨道相互作用。对于电子来说，磁杂质的作用相当于一个自旋依赖的δ势，会造成能谱中的能隙，同样也会抑制环中持续电流和持续自旋流的振荡。Zeeman劈裂和s-d交换相互作用之间的竞争将导致环中基态电子能级的相变。由RSOI和DSOI引起的周期势与由磁性杂质引起的δ势的相互作用将对介观环的本征能谱，电荷密度分布以及持续流(电荷流和自旋流)产生深刻的变化。
在第四章，我们考察了存在Rashba自旋轨道耦合(RSOI)和Dresselhaus自旋轨道耦合(DSOI)的一维介观环中的Ruderman-Kittel-KasuyaYosida(RKKY)相互作用。当只有RSOI或者DSOI的时候，我们可以获得RKKY相互作用的简洁的表达式。RSOI或者DSOI深刻的影响电子的自旋取向，从而会旋转局域自旋(磁性杂质)的自旋取向。RSOI和DSOI的共同作用将破坏介观环的旋转对称性，导致RKKY相互作用的简洁形式的消失，RKKY相互作用变成完全各向异性了。因为RSOI和DSOI共同作用产生的周期势的存在，程函数将不仅依赖于两个局域自旋间的角向距离(△φ)，也将依赖于局域自旋的具体位置。