纳米尺度的铁基磁性金属材料在军事、生物、医药、环境以及电子工业等众多领域具有重要的应用,而磁性金属量子点接触中的电子输运行为更在新型自旋电子器件中具有极为重要的理论研究价值。电化学方法具有电位调控性强、成本低、操作简便等许多独特的优势,已被广泛应用于各种纳米材料和功能结构的制备和研究。然而,一些活泼金属体系在水溶液中的电沉积受到析氢过程的巨大干扰,极大地限制了电化学方法对磁性金属的可控制备及在纳电子学方面的应用。室温离子液体具有较宽的电化学窗口、低挥发性等优良特性,而且适合原位STM表征,因此以离子液体为电化学溶剂为磁性金属的电化学沉积和研究提供了新的方案。　　 本论文引入室温离子液体[BMIm][BF4]作为电化学溶剂,在对商品化STM实验平台进行功能拓展的基础上,利用电化学研究手段开展了对磁性金属铁的纳米薄膜、纳米团簇以及纳米量子点接触等纳米结构的制备和原位表征研究。论文工作不仅拓展了金属电沉积研究体系,揭示了一种磁性相关的特殊金属电沉积机制,还在原有纳米构筑技术的基础上发展了一种普适性更广的金属量子点接触研究方法,并成功地实现了对Pd、Fe等具有复杂电子结构的金属量子接触的构建及其电导测量。研究内容涉及电化学、微磁学、纳电子学以及自旋电子学等多个学科的交叉,以及相应的实验方法的完善和发展,具有很强的学科交叉特性和研究方法学上的意义。论文主要研究内容和结果如下:　　 1.对Fe在[BMIm][BF4]离子液体中的电沉积行为进行了深入研究,发现其在Au(111)和Au(100)电极表面分别形成了伪棒状和伪方环状的形状自有序沉积结构,并且通过对比Fe在Pt(hk1)电极表面的沉积行为验证了基底表面晶型对Fe特殊形状自有序电沉积行为的决定性作用,最后提出并阐明了一种以静磁耦合作用为主导的磁性金属沉积机制。　　 2.在[BMIm][BF4]离子液体中成功地实现了Fe在Au(hk1)表面的STM针尖“Jump-to-contact”诱导表面纳米构筑,获得由直径在3～6nm,高约0.3～1.0nm的Fe纳米团簇所构成的各种纳米阵列图案,Fe纳米团簇的尺寸可在一定范围内通过改变Z方向脉冲高度而得到控制;这些Fe纳米团簇可在平衡电位以正达0.3 V电位区间保持稳定。通过对不同单晶表面上构筑的Fe纳米团簇随后的电沉积生长行为的跟踪对比,第一次从实验上证明了在单晶基底表面利用STM针尖“Jump-to-contact”诱导构筑方法产生的金属纳米团簇可自发形成与基底晶面匹配的单晶原子排布结构,且这一结论得到了GCMC分子动力学模拟研究的理论支持。　　 3.发展了基于“jump-to-contacf’机制的电化学STM裂结(STM-BJ)方法,拓展了常规STM-BJ构建和测量金属量子点接触的的普适性,大大改善了金属(尤其是因电子结构较为复杂而不易形成线性单原子链的体系)量子点接触测量过程中的一致性和可控性,并成功地实现了对Fe、Cu和Pd三个具有代表性的金属量子点接触研究体系的测量,得到的单原子接触电导值分别为0.86 G0、1G0和0.9G0(G0=2e2/h)。对Cu和Fe的单原子电导台阶长度的统计分析发现,在～0.075 nm的整数倍位置出现明显的分布,该数值明显小于传统同质机械裂结法获得的单原子电导台阶长度;结合纳米团簇的单晶性质,揭示了一种尚未见报道的新型金属量子点接触构型演变机制。　　 4.成功地在Agilent MI STM仪器上建立了用于电沉积和量子输运研究的磁场调控平台,并对该装置的运行情况进行了初步评估;其现有的横向磁场强度可达～2000 Gs,纵向磁场高度可达～2400 Gs,基本能够满足现有的实验需求,为后续各种相关的纳米电化学实验研究工作的开展奠定了基础。