1、根據(jù)聚集體相對于其單體的光譜變化，聚集體通常分為H-聚集體和J-聚集體。與其單體相比，H-聚集體通常表現(xiàn)出藍移的吸收峰和低的熒光量子產(chǎn)率。而J-聚集體則擁有紅移的吸收峰和高的熒光量子產(chǎn)率。根據(jù)激子理論，在H-聚集體中，分子通常以“面對面”的方式排列。而J-聚集體中的分子則以“頭對尾”的方式排列。分子聚集體在很多方面具有潛在的應(yīng)用價值，例如攝影技術(shù)中的感光劑、場效應(yīng)晶體管中的半導體、生物體系中的熒光探針等等。因此，聚集體受到了科學家們的廣

2、泛關(guān)注。
　　為了設(shè)計一些新型的功能性材料，就必須要了解聚集體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系。因此，人們利用非共價鍵的相互作用（例如氫鍵、π-π相互作用、靜電作用、偶極-偶極作用、金屬的絡(luò)合作用）合成了很多超分子聚集體。然而由于超分子聚集體結(jié)構(gòu)上的易變性，使得對聚集體精細結(jié)構(gòu)的鑒定變得很困難。而且分子的光物理性質(zhì)對于結(jié)構(gòu)上的精細變化十分敏感，因此，在超分子體系中很難建立準確可靠的聚集體結(jié)構(gòu)和光物理性質(zhì)之間的關(guān)系。而共價鍵連接的具有剛性結(jié)構(gòu)

3、的聚集體具有獨特的優(yōu)勢，因為其結(jié)構(gòu)可以準確鑒定?；诖?，我們設(shè)計并合成了一系列共價鍵連接的具有剛性結(jié)構(gòu)的苝二酰亞胺(PDI)和并四苯聚集體。希望在這些分子的聚集體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間建立可靠的關(guān)聯(lián)，為設(shè)計新型的功能材料，以及利用光譜手段對超分子的結(jié)構(gòu)進行鑒定打下良好的基礎(chǔ)。以下是本文的主要工作:
　　第一章:概述了苝二酰亞胺衍生物的合成及其共價鍵連接的分子聚集體的相關(guān)知識和單線態(tài)裂分的研究進展。
　　第二章:設(shè)計并合成了一系列共價

4、鍵連接的具有剛性結(jié)構(gòu)的PDI二聚體和三聚體。利用核磁共振、質(zhì)譜和元素分析對其進行了結(jié)構(gòu)鑒定。理論模擬結(jié)果表明這些聚集體中PDI之間采取沿著長軸錯開的“面對面”堆積的排列方式。與單體的吸收光譜相比，這些聚集體的吸收峰均發(fā)生紅移，這說明聚集體中的PDI之間的相互作用是J-型激子耦合。然而，穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)熒光光譜顯示它們的熒光主要來自于激基復合物的發(fā)射，這類似于H-聚集體。隨著PDI之間縱向位移的增大，可以檢測到一小部分的J-型發(fā)射。當聚集體中P

5、DI數(shù)目進一步增加時(2→3），聚集體的光物理性質(zhì)未發(fā)生明顯的變化，這主要是由于空間位阻作用帶來的堆積結(jié)構(gòu)的變化導致的。
　　第三章:合成了一系列共價鍵連接的灣位置具有不同取代基的PDI二聚體。這些化合物的結(jié)構(gòu)通過核磁共振、質(zhì)譜和元素分析進行了鑒定。理論模擬結(jié)果顯示，這類二聚體均為具有錯開“面對面”堆積結(jié)構(gòu)的J-聚集體。然而，PDI灣位置不同取代基所引起的空間位阻不同，使得二聚體結(jié)構(gòu)具有不同程度的橫向或縱向位移、扭轉(zhuǎn)角和二面角。結(jié)

6、構(gòu)上的差異導致二聚體的光譜發(fā)生了很大變化。討論了二聚體光物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。
　　第四章:設(shè)計并合成了一個共價鍵連接的具有“面對面”堆積結(jié)構(gòu)的并四苯二聚體。在溶液中，與單體的吸收相比，二聚體的吸收光譜發(fā)生了明顯的變化，這說明二聚體中并四苯之間存在強烈的基態(tài)相互作用。二聚體在溶液中的熒光峰在535 nm處，這主要是來自于氧化產(chǎn)生的雜質(zhì)。在長波方向可以檢測到一個短壽命的熒光組分，這應(yīng)該是二聚體本身的發(fā)射。在聚苯乙烯薄膜或者低

7、溫下時，長波方向的熒光組分占主導且壽命變長。因此，二聚體到達激發(fā)態(tài)之后形成了一個短壽命的激基復合物的狀態(tài)。其熒光動力學不受磁場的影響，表明二聚體中不存在高效率的單線態(tài)裂分(SF)。因此，即使二聚體中存在強烈的相互作用，也不一定能夠發(fā)生高效率的SF，這主要是由于激基復合物的形成與SF形成了強烈的競爭所導致。
　　第五章:合成了一系列共價鍵連接的線性并四苯二聚體和三聚體。由于連接基團苯環(huán)的存在，導致并四苯之間存在一定的二面角，這樣就抑