自旋单分子结（磁性金属-有机单分子-磁性金属异质隧穿结）表现出自旋相关的量子输运特性，是分子电子学和分子自旋电子学的重要研究内容。自旋单分子结电导受到磁性电极的性质及其相对磁化构型、金属与分子的界面耦合、分子结构以及磁场和偏压等因素的影响，其机理尚不明确，需要进一步研究探讨。然而由于实验方法和技术的限制，使得人们不能广泛而深入的开展科学实验，理论研究也受限于有限的实验证据，实验中如何进行自旋单分子结的构建、电导测量和自旋调控是关键问题。目前用于构建自旋单分子结的方法都存在不同程度的缺陷，普适性较差。分子电子学研究中最常用的STM-BJ方法由于其难以构建非金电极的分子结并调控针尖和基底电极的磁化构型及电极晶型等原因，限制了其在构建以磁性金属为电极的自旋单分子结并研究其自旋相关电子输运行为的应用，因此迫切需要寻找和发展新的实验技术来获得突破。　　本论文针对分子电子学和分子自旋电子学的研究现状和问题，在本研究小组建立的基于Jump-to-contact机理的电化学STM-BJ平台的基础上，搭建了磁场调制装置，并结合室温离子液体的应用，建立了更具普适性的研究自旋单分子结磁电阻效应的新方法，并系统研究了室温下羧酸类自旋单分子结自旋输运性质。主要研究内容和结论如下:　　1.成功地在商品化STM仪器中引入磁场装置，构建自旋量子输运研究平台。在DI-STM仪器中引入强度可调的系列平行和垂直磁场装置，可分别提供最大约2750 Gs的平行磁场和约3000 Gs的垂直磁场，磁场强度和匀强性均满足实验要求。对引入磁场装置后的STM电导测量系统进行了细致评估，结果表明磁场装置的引入不会对STM成像、金属量子电导和单分子结电导的测量产生影响，为后续单分子结自旋相关电荷输运的系统研究奠定了基础。　　2.建立了构建磁化方向和晶型明确的铁磁性金属-分子-铁磁性金属自旋单分子结的方法，并开展深入研究。在BMIPF6离子液体中，运用Jump-to-contact的电化学STM-BJ方法，在室温下构建了Fe-Terephthalic acid(TPA)-Fe自旋单分子结，系统研究了磁场方向，磁场强度和偏压对该分子结电导的调制。研究结果表明，该分子结的电导从无磁场下的22.8 nS降低为平行磁场(2300 Gs)下的16.0 nS，而施加3000Gs垂直磁场对电导不产生明显影响，表现出各项异性的室温巨磁电阻效应;磁电阻效应随磁场强度和偏压变化而变化，在-50 mV的偏压下，该分子结磁电阻效应高达53％。这是实验上在室温下首次观察到如此大的自旋单分子结巨磁电阻效应，对单分子自旋电子学研究有重要意义。　　3.系统研究了分子电子结构对自旋单分子结磁阻效应的影响规律。研究结果表明，对于Fe/羧酸/Fe类自旋分子结体系，分子的电子离域性较好时，分子结磁电阻效应反而较小，饱和烷烃为骨架的二羧酸分子[HOOC-(CH2)n-COOH，n=1，2，3，4]的磁阻效应约是共轭苯环为骨架的二羧酸分子[HOOC-(C6H4)n-COOH,n=1，2，3]的两倍;饱和烷烃二羧酸分子随着分子长度的增加，磁电阻效应几乎不变;而共轭苯环二羧酸分子随着分子长度增加，磁电阻效应逐渐增大，这可能是由于苯环平面之间二面角影响分子共轭性的缘故;取代基能够影响分子的磁阻效应，吸电子基团使得分子磁电阻效应增加。研究工作为理论分析和分子结自旋输运机制研究提供了实验依据。　　4.初步探索了基于磁性金属镍的原子线和自旋分子结的构建和电导测量。在水溶液和离子液体中，分别研究了不同单晶面上镍的电沉积行为，用以构建镍基的磁性金属原子线和自旋单分子结并进行电导测量。在室温离子液体[EMIm][DCA]中测量了镍的量子电导约为0.75 G0;利用单原子厚度的镍膜电极成功构建了Ni-BPY-EE-Ni磁性分子结，该分子结具有高、低两套电导值，电导高值约为4.5×10-3 G0，低值约为0.6×10-3 G0。上述有关金属镍的实验探索为今后基于镍的单分子结构建和自旋相关量子输运性质研究做了重要铺垫。