石墨烯的超精细相互作用可忽略，使其具有弱的自旋-轨道耦合。因此，石墨烯拥有目前最高的自旋弛豫长度记录，室温条件下其可以达到～5μm，而在低温下自旋弛豫长度甚至可以达到～100μm，使其可能在自旋电子学器件中具有巨大应用前景。然而完美的石墨烯缺乏本征磁矩，目前的研究重点主要集中在如何在石墨烯中引入磁性。理论研究发现锯齿边石墨烯纳米结构在引入掺杂时将具有磁性，然而实验上还未得到明确的结论，为了在实验上证实带锯齿边的石墨烯纳米结构引入氮掺杂后磁性的结果，本工作中我们制备了多种具有锯齿边的不同石墨烯纳米结构并研究了他们的磁性。围绕自下而上方法通过设计不同结构的前驱体分子来实现具有锯齿边的石墨烯纳米结构，希望为推动和实现石墨烯纳米结构的磁性研究提供一种切实有效的途径。此外，我们通过一种新颖的自模板法制备了结构可控的石墨烯纳米带，并研究了它的电性能。本论文研究内容主要包括以下四个部分:　　1.实现了带有氮杂锯齿边的二维石墨烯纳米结构的合成，通过SQUID表征首次在实验上成功证实了此种结构存在定域的磁矩。证实了之前的理论研究结果，具有氮杂锯齿边缘结构的石墨烯基纳米材料具有磁性，且增大骨架结构有利于提高比饱和磁化强度。通过优化反应条件，获得的最高比饱和磁化强度为0.609 emu/g。　　2.首次合成两种不同氮含量的一维最窄氮杂锯齿边石墨烯纳米带，并证实其存在定域磁矩，但仍表现为纯顺磁行为。通过控制反应条件，发现制备得到更大骨架结构的石墨烯纳米带，可以提高比饱和磁化强度，获得最高比饱和磁化强度为0.303 emu/g。　　3.在前面两个工作的基础上，我们进一步地通过设计前驱体分子，制备了两种不同孔大小的氮杂量子反点石墨烯。通过高分辨透射电镜的表征，我们在较小孑孔结构的量子反点石墨烯样品中观察到大面积有序结构的存在，并证实其存在定域磁矩，但比饱和磁化强度较低，为0.125 emu/g。　　4.首次创新地使用自模板法自下而上制备了石墨烯纳米带。利用小分子有序堆积形成的线性单晶为自模板，通过控制单晶形成的条件从而实现可控得到一系列不同宽度、高度和长度的石墨烯纳米带。利用电子束光刻制备了石墨烯纳米带的场效应晶体管，并通过电学表征得到了超高的开关比，达到103。结果表明通过自模板法可以实现低成本且过程简单地在任意衬底上制备石墨烯纳米带，将会有利地促进石墨烯纳米带在电子学器件中的应用和发展。