随着纳电子学的完善和纳电子器件的发展,越来越多的纳米材料和结构被科研工作者们挖掘出来。其中,最热门的石墨烯、碳纳米管等碳纳米结构有趣的结构形式和优异的电学特性广受科研爱好者的喜爱,它们已经成为下一代纳电子器件的基础材料。随着对这些碳纳米结构的不断深入探索,纳米结构所蕴含的奇异的量子效应也在不断地被挖掘,并将其应用到纳电子器件的制备工艺中。基于这些现象,本文的研究方法主要是将密度泛函理论和非平衡格林函数结合,深入探索研究了几类碳分子纳米结构的电输运特性,发现了这些分子结构中一些有趣的电子输运现象,经过系统的分析,解释了其中的物理机制。本文以全苯拓扑分子三叶结、复合结[Fe62]（PF6）12和环状碳纳米结构分子为主要研究材料,通过耦合电极的方法构建电子输运体系,对其电子输运性质进行研究。在全苯拓扑分子三叶结结构中,研究发现在电流-电压曲线中出现了负微分电阻区,对三叶结结构进行拓展发现负微分电阻现象仍然存在,结果表明负微分电阻是该类三叶结分子的本质属性。进行物理机制分析后发现负微分电阻现象的起因是由于偏压调制的分子状态减弱,相应地影响了透射本征通道和透射峰值。在复合结[Fe62]（PF6）12分子结构中,研究电流-电压特性中发现随着电压的增大,[Fe62]（PF6）12有部分电压区电流不再增大,出现了“平台”现象。通过计算透射谱和态密度,得知C原子在整个[Fe62]（PF6）12系统中贡献最大,其p轨道起着主要的作用,分子-电极耦合强度是造成“平台”现象的主要原因。在环状碳纳米结构分子体系中发现了负微分电阻区,将环状碳纳米结构分子结构进行拓展后发现负微分电阻现象仍然存在,导致这一现象主要原因是偏压调制的分子状态减弱,影响了透射本征通道和透射峰值。在环状碳纳米结构分子中掺杂Gd原子,分别与金探针、单原子金链、单原子碳链三种电极耦合,研究其自旋透射谱和态密度,结果表明C原子的p轨道在此类碳纳米环带分子中起着重要的作用。本文所研究的三类碳分子结构构建的电子输运体系均存在负微分电阻现象,这为碳纳米分子的研究提供了更多的研究应用方向。