纳原子分子器件输运特性的研究,是突破经典集成电路尺寸极限,将人类信息技术领进量子时代的重要前沿领域。将密度泛函理论与非平衡态格林函数相结合,能够处理多原子系统的电子输运问题,从理论上研究各种纳原子分子器件的输运原理。本文利用密度泛函软件SIESTA及在其之上开发的输运计算软件smeagol,通过电流电压曲线、自旋极化率、态密度、投影态密度、传输系数谱以及注入电荷差、键长键能差等方法,对贵金属金银铂的能级结构和器件特性进行了系统性的研究。主要研究成果包括以下方面:第一,分别计算了C₆₀、Au@C₆₀和Ag@C₆₀分子结的输运特性,发现自旋和非自旋计算方式在描述内嵌金属原子作用效果时的差异,说明了自旋共振传输机制对此类器件输运计算结果的影响,探讨了利用自旋共振机制制造单分子自旋阀的应用前景。第二,通过不同锚定距离下S-Au-S分子结和Au-Au-Au分子结的独特传输性质,探讨了锚定化学键对中心金原子自旋传输特性的影响,以及锚原子价轨道能量位置对中心金原子自旋状态的调制作用。运用此类器件独特的自旋存储特性,可作为量子逻辑电路的备选组件,实现电平信号和自旋信号的相互转换。第三,对吸附于铂纳米颗粒表面的H₂O、CO₂和H₂CO₃分子进行的密度泛函研究,从分子构型、键长键能偏差、空间电荷密度和电子能量分布等角度,讨论了光催化过程中的反应位点和反应机制。本研究对光激电子和光激空穴反应机制的探讨,为进一步通过分子器件调控并提高金属铂的光催化效率提供了理论依据。