双光子吸收诱导的光物理过程和光化学反应有着不同于单光子过程的本征特点，这使得具有强双光子吸收材料的光物理和光化学过程在许多方面具有很好的应用前景。自从1999年S．R．Marder等人利用合成的D-π-D结构的双光子材料做引发剂成功的引发聚合反应以来，由于其在光子晶体制备领域中的应用前景，双光子聚合微加工已经引起广泛关注。双光子聚合引发剂是完成双光子聚合反应的关键一环，在此方面人们已经做了大量的研究工作。但双光子引发活性吸收截面小，与需要引发的聚合体系相容性差等仍然是制约性因素。因此，寻找和开发新的具有较好引发效率的双光子引发剂仍然是双光子聚合微加工研究中的重点。我们课题组率先在国内开展了双光子材料和双光子聚合的工作，我们在前期工作的基础上，进一步完善了聚合反应装置，合成了一批新的双光子材料，并对它们的线性和非线性光学性质进行了系统的研究，总结出一些规律。同时采用这些新的双光子材料作引发剂，除了少数由于激发波长或溶解度的原因未聚合外，其它化合物均成功引发了聚合。另外，我们首次以紫外光聚合机理为模版研究了双光子引发剂和单体间的光谱变化，初步推断了双光子聚合反应机理。 双光子材料在生命科学领域有着无可比拟的优越性：首先双光子激发过程使用的波长在生物光学窗口(600-900 nm)的范围内，避开了生命体系所不能承受的紫外-可见光损伤；其次由于生物组织对这一光波段的线性吸收与Rayleigh散射均比较小，因此可以在深度三维空间的任意位点上引发特定的光物理过程和光化学反应。因而我们在国内首先开展了双光子材料(两个咔唑分子)和小牛胸腺DNA及单核苷酸相互作用的光谱变化，推断了它们的结合方式。通过研究，本论文的主要研究成果如下： 1、我们分别采用烷基胺基、二苯胺基为推电子基，吡啶和二苯并噻吩及5，5’-螺硅芴为电子受体，苯乙烯，二苯乙烯，2，5-二甲氧基-1，4-二乙烯苯基，3，6-二乙烯二苯并噻吩基和9-乙基咔唑为共轭桥共设计合成了20个双光子材料，其中四类化合物：三苯胺类化生物、二苯并噻吩类化合物、三枝化合物和螺硅芴类化合物用于双光子引发的聚合反应，另外两个是用于生物荧光探针的咔唑类化合物。在合成中，我们采用TiCl4_促进的傅-克反应(Friedel-Grafts)首次得到了二苯并噻吩和5，5’-螺硅