随着微电子学和电子器件小型化的不断发展，利用单分子或原子团簇构建电子线路的元器件已经成为当今的发展趋势，与之相应的测量、解析这些分子器件的电学特性或光学特性也逐渐发展成为了一门独立的学科，即分子电子学。随着测量手段的不断发展，分子电子学在实验和理论上都取得了实质性的进展，实验上人们通过隧道扫描显微镜(STM)以及原子力显微镜(AFM)等，研究单分子器件时发现分子具有开关作用、负微分电阻(NDR)效应、分子记忆功能以及整流效应等一系列重要特征，这些研究促进了分子电子学的发展和应用。同时理论上人们也采用一些方法，比如半经验方法和第一性原理方法来模拟和解释分子器件的工作原理，并且将第一性原理与非平衡格林函数(NEGF)相结合，已被证明是研究分子器件输运性质的有效手段。这些理论的研究为构建稳定性良好的分子器件且将其大规模应用到实际生活中来奠定了基础。由于电输运性质对分子器件的性能起着至关重要的作用，因此，研究分子器件的电输运机制具有非常重要的意义。　　以硅为基础的半导体设备越来越炙手可热，并且其尺寸也越来越趋向于小型化。当这些器件的物理尺寸缩小到几十纳米或者更小时，遭受到器件内部很多物理规律的制约。分子器件的出现打破了传统工艺概念，它们凭借分子本身小规模性和化学合成多样性在科学领域取得了突破性的成就，也就是说分子器件在取代传统设备上占有很大的优势。在诸多理论的基础上，科学家开始尝试从化学的角度来设计分子器件。很多的实验和理论已经证明了纳米分子器件的电输运机理具有非常重要的研究意义。　　将密度泛函理论与非平衡格林函数相结合，我们研究了新型单分子器件的输运性质的研究，其主要内容和相关结论如下:　　第一章主要介绍了单分子器件的研究内容，研究进展以及对单分子器件的输运性质研究的意义。　　第二章主要介绍了论文中计算研究中所需要用到的理论知识。　　第三章本章节中分别把铝电极、锂电极以及石墨烯材料连接到苝酰二亚胺分子两端，构造出计算所需要的单分子结体系，并研究施加电压后，随着电压的等步长增加，体系的电流随电压变化曲线。透射谱的分析以及电子轨道分布曲线很好的解释了电流-电压曲线变化趋势的原因。计算结果证实了苝酰二亚胺整流性质的存在并且随着电极材料的不同其整流效果也大相径庭。　　第四章本章主要从理论的角度讨论了A-mp2-A、A-mp-A、D-mp2-D、D-mp-D、A-mp2-D和A-mp-D六种分子体系的电子输运性质。结果表明，这六种分子建立的三组输运结构都显示出了类似分子开关的性质并且分子与电极的耦合强度对分子输运的性质也具有一定的影响。通过对结果的分析，我们得到推挽环结构以及给体-受体结构对这些分子输运性质的影响很大，直观的反映了它们在分子电子学领域中有巨大的应用前景。　　第五章主要对全文工作进行回顾，分析和总结，并对接下来的科研工作进行展望。