电流诱导的自旋转矩是当今自旋电子学研究的前沿课题。磁电电路理论能够方便地处理扩散输运占主导地位的纳米结构中自旋转矩的问题，其中界面的自旋相关电导等参量的独立确定是理论与实验比较的关键。参量的不同取值可能给出矛盾的实验解释。但某些参量如自旋混合电导的独立测量是一个困难。本文的工作结合磁电电路理论和基于紧束缚muffin-tin轨道及波函数匹配方法的第一性原理方法，计算了界面结构对自旋输运参量的影响，研究了纳米磁性体系的自旋输运并澄清了一些误解。我们还探讨了使用低能自旋极化电子能谱独立测量自旋相关相位和自旋混合电导的可能性。此外，随着实验手段的改善，更多的自旋电子学器件中弹道输运逐渐占据主导，而且目前研究主要集中在具有宏观磁性的材料上面，对于仅具有原子尺度磁性的材料如反铁磁材料却很少关注。笔者结合第一性原理方法研究了反铁磁材料中的自旋转矩，提出了反铁磁材料中的原子自旋极化率这一全新概念。本文的工作主要有以下三个部分：　　 (1)我们首先结合磁电电路理论研究了在扩散极限下的自旋输运问题。研究表明，具有纯金属接触的非局域自旋阀的磁电阻随磁性电极夹角变化具有余弦形式。这已经在实验中被观察到。在自旋转矩效应方面，发现该结构两个磁性电极平行和反平行排列构型会给出一样的自旋转矩，这也意味着两种构型下相应的磁矩翻转的临界电流相同。这一点与传统三明治结构自旋阀中的情况完全不同。我们还解释了对金属体系自旋注入效率的误解。　　 (2)基于第一性原理方法，完整求解了Cu/Co界面的散射态波函数并得到了自旋分辨的反射率的能量谱。研究发现金属界面处的晶格扭曲对于理解Cu/Co界面自旋相关的反射相位至关重要。计算结果显示，对于像Cu/Co和Ag/Fe这样由过渡铁磁金属和贵金属组成的界面，在晶格弛豫过后给出的界面电导与理想晶格给出的电导的主要差别出现在自旋少子上。研究表明尽管在单个散射态上自旋混合电导对界面晶格的具体结构敏感，但在布里渊区积分后的影响会相对减弱。　　 (3)在第一性原理的框架内探索研究了反铁磁合金材料中的弹道自旋输运问题。提出了原子自旋极化率这一新概念来描述这样一个事实，即没有宏观磁矩的反铁磁材料能被电流在原子尺度上自旋极化。正是由于存在这种原子尺度上的极化，笔者在一个完全补偿的反铁磁自旋阀和反铁磁畴壁中仍然得到了很强的自旋转矩。研究表明反铁磁材料中自旋转矩的大小与铁磁材料比较接近，但衰减却比铁磁材料慢。通过动力学模拟，发现反铁磁材料中的自旋转矩同样能推动反铁磁的畴壁运动，而且由于反铁磁材料的退磁场几乎为零，所以磁矩更容易受自旋转矩的控制，实现相对较低的临界电流。