在介观尺度的半导体和金属样品中,电子的相位相干性引起一系列奇特的量子效应。其中在非超导金属环中,由Aharonov-Bohm(AB)磁通诱导的持续电流就是介观凝聚态物理中量子相干效应的典型例子。本论文利用紧束缚模型和发展的超级胞方法进行数值模拟,探索了填充的介观碳纳米管环(TCN)的电子结构、持续电流和磁响应特性,得到了有意义的结果,具体分为以下几个部分:　　第一章,概述了介观物理的一些基本概念,描述了AB效应和由此引起的持续电流的一般理论,总结了目前持续电流的实验进展,并与理论进行了比较。　　第二章,提出了环状碳纳米线(TCNW),即填充单原子碳环的TCN结构模型,预言单原子碳环作为理想的一维介观环可能是物理存在。运用单π轨道的紧束缚模型,计算了TCNW的能谱和持续电流。结果发现,内外环的相互作用导致从内环到外管环的电荷转移,费米能被提升,以及某个磁通范围内能带重叠。当TCNW的外管环为锯齿型金属TCN时,初始的内部单原子碳环中持续电流的特征,如符号、幅度和周期等,被该TCNW中的掩盖掉;当TCNW的外管环为锯齿型半导体TCN时,初始的内部单原子碳环与该TCNW中持续电流具有相同的变化特征。结果表明,实际一维介观环中的持续电流受周围环境的严重影响,而一个半导体或绝缘体包络能为测量一维环中的持续电流提供理想的环境。　　第三章,为获得TCN中持续电流产生的庞磁矩,运用sp3杂化轨道的紧束缚模型,研究了环状碳纳米豆荚(TCNP),即填充C60分子环的TCN的能谱及磁响应。当TCNP保持镜面对称时,即使考虑外管环的卷曲和杂化,TCNP的能谱在费米能处存在单个能级交叉,导致了小磁通处的庞顺磁矩;当旋转内部的C60使TCNP的镜面对称被破坏时,TCNP的能谱在费米能处存在两个能级交叉,导致其中的庞顺磁矩变成了很小的抗磁矩。其结果揭示了填充的TCN存在庞顺磁矩效应,并且受填充物特征的强烈影响。另外也讨论了温度对TCNP中庞顺磁矩的影响。　　最后,总结所做的工作,并对下一步开展的工作给予展望。