本论文采用密度泛函理论结合非平衡格林函数的第一性原理方法，研究了硫醚配合物和石墨烯纳米带的电子结构和自旋极化输运性质，并对其呈现出的丰富物理现象给予了合理的解释。主要研究内容如下:　　在大环化合物与金属形成的配合物中，我们可以通过配体来改变金属原子所在的晶场环境，达到调节金属离子自旋态的目的。通常自旋态的转变伴随着分子电学特性的转变，因此这类分子可以作为分子开关或是存储元器件。我们以含Fe硫醚配合物为例，研究了Au-Fe(9S3)2-Au分子结的电子结构和输运性质。结果表明，该分子结是一个双稳态结构，低自旋基态和高自旋亚稳态可以在外场调控下相互转换。由于高自旋态是导通态，而低自旋态是绝缘态，基态到亚稳态之间的转变伴随着电路由“关”到“开”切换。　　在硫醚配合物中，研究人员通常用其他原子替换S原子以调节化合物的粒子选择性和金属配合物的稳定性，而掺杂对输运性质的影响还有待研究。我们在Au-Fe(9S3)2-Au分子结工作的基础上，考虑了用O或P替换S原子，并设计了两种不同的分子与电极间的连接方式，研究了掺杂和分子电极间接触细节对输运性质的影响。结果表明，在两种连接方式下，无论是掺入O还是P，掺杂后体系的平衡电导都比未掺杂时要大，说明O/P掺杂提高了体系的输运性能。此外，我们还发现掺入O原子时分子结的电流总是比掺入P时的电流至少大一个数量级，说明掺入O对提高硫醚配合物的导电能力效果更为显著。与此同时，体系表现出与分子—电极连接方式相关的自旋极化输运特性。　　最后我们研究了单个杂质原子（B、C或N）吸附的一维锯齿形石墨烯纳米带的电子结构和输运性质。结果显示，单个杂质原子就可以破坏锯齿形纳米带的边缘态，由于位于杂质原子附近的边缘C原子的磁矩被抑制，体系表现出1，2和1μB的净磁矩。吸附原子的出现，不仅破坏了边缘态贡献的透射通道，还在费米能级上下各引入一个准局域态，抑制了电子的传输。在三种吸附情况下，虽然透射谱的自旋极化率很高，但是在小偏压下，电流的极化率却很低。