分子电子学，是针对于分子水平或者分子尺度上进行电子学或者电子输运特性的研究，目的是能够使用单个分子或者分子簇类集团来代替我们现在所使用的硅基半导体晶体管或者其他的固体电子学元件组装逻辑电路，从而在日常生活中得到广泛的使用，分子电子学最后的目标是能够使用功能性的分子器件来组装分子计算机，并进一步推动工业化生产。本文通过结合非平衡格林函数方法和密度泛函理论的第一性原理方法研究了两个苯分子通过N原子和过渡金属原子连接的自旋电子输运特性。本文主要研究用这种简单常见的苯分子，简单的方法来进行调控，使其拥有开关效应，整流效应，自旋过滤效应，磁滞电阻效应，负微分电阻效应这些良好的电子输运性质。这样就可以设计一个包含这些电子输运性质的多功能分子器件，主要结果如下：　　我们首先比较了不同过渡金属原子(包括Co、Fe、Mn和Cr原子)在我们这个双苯环体系中的电子输运性质，在计算的结果中发现这个体系结构中能够拥有磁致电阻效应、负微分电阻效应自旋过滤效应等优秀的性质，在比较其不同偏压下的透射谱后，也能解释一部分输运现象。对于不同的过渡金属原子，我们发现只有Co原子在体系中的综合性质比较适合我们设计分子器件。与此同时我们也考虑到石墨烯电极的宽度的影响并选择了合适宽度的石墨烯电极，从而在接下来的计算工作中我们进行了更深入的研究。　　在之前计算的基础上我们设计了一个多功能分子器件，可以通过改变其中一个苯环的旋转角度，改变碳链和苯环π轨道之间的耦合交叠程度来控制电流大小，两个苯环共面情况下的电流比垂直情况下的电流要接近大两个数量级。这样我们就可以将这个器件作为一个可控的分子电流开关来使用。旋转苯分子的方法我们可以用激光脉冲，电场，微观机械操作，热驱动等方法来实现。　　通过改变石墨烯电极的磁场方向，我们发现器件电流在低偏压(-0.1V到0.1V)下有很大差别，这个特性表现出很好的磁致电阻效应，我们计算出来的磁致电阻比率MR可以超过3000。另外，我们计算了器件的自旋电流的输运性质，发现很明显的自旋过滤现象、整流效应和负微分电阻效应。在磁场方向为 AP状态下，整流比可以达到35000。并用输运透射谱和分子投影轨道哈密顿量进行了分析。这样我们就在一个分子器件中集中了开关效应，磁致电阻效应，自旋过滤效应，整流效应和负微分电阻效应。