有机小分子由于其结构可修饰性带来的分子排布和激发态过程的较大变化对有机发光二极管和有机太阳能电池等器件的效率提升而备受关注。特别是近年来随着三重态激子在有机发光二极管和有机太阳能电池方面的应用使三重态激子的研究成为激发态研究的热点。一方面，在注入过程中形成的三重态的比例是75％，使通过三重态激子产生的发光（包括延迟荧光和磷光）在有机发光二极管上应用的理论效率超过25％。另一方面，由于三重态激子较长寿命带来的较大扩散距离也能提升太阳能电池的光电转换效率。借助近年来兴起的时间分辨光谱技术，本人对一些有机小分子的激发态动力学进行了研究，重点围绕三重态激子的产生和光电应用来进行，具体内容如下:　　(1)由于低温探测在科学研究的重要作用使发展高灵敏度、高精确度、易观测的和环境友好的低温探测器不仅是一个挑战更是一个机遇。基于有机小分子FIPAC的2-甲基四氢呋喃的溶液双发射性质的温度探测系统可应用于低温温度探测，其探测范围为138K到343K。这个低温探测系统在低温下具有较高的灵敏度，特别是在138K时高达19.4％K-1。FIPAC的2-甲基四氢呋喃溶液具有双波长发射性质，而且两个波长发光强度的比值随温度变化呈单指数函数变化。这个现象是由FIPAC的双发射导致的，可用两种构型的激发态在不同温度下的比例不同来解释。我们的工作通过实验和理论计算结果将全面地验证这个机理。　　(2)为了提升电光转换效率，在有机发光二极管领域的研究热点是让不发光的三重态激子变成发光的激发态。合成了两个吩嗪类衍生物，二苯唑[a，c]吩嗪(DBP)和三苯唑[a，c，i]吩嗪(TBP)并以它们为模型分子来研究通过化学修饰调节不发光的三重态的发光效率。在这两个吩嗪的衍生物中均能发生电荷转移诱导的时间尺度为1ps左右的超快系间窜越过程(CT-ISC)，并得到了高效的三重态产率。其中DBP和TBP的效率分别为77.1％和58.7％。在DBP中，三重态激子在77K下能够发出效率为8.45％、持续时间长达318ms的超长磷光。与此相对的是在TBP中，其三重态激子则能通过有效地反系间窜越过程（RISC）发出延迟荧光而其磷光则完全可以忽略。至此，通过化学结构修饰可以有效地控制吩嗪衍生物中的荧光和磷光发光。此外，通过理论计算研究说明结构的差异导致激发态能级的重组对反系间窜越过程的调控使三重态发光形式不同。　　(3)最近，苝酰亚胺(PBIs)分子在一系列光电转换应用特别是有机太阳能电池领域中取得了突出的进展。由于有较长的扩散距离，三重态激子能够提升太阳能电池的光电转换效率。然而，在PBI衍生物中获得高效的三重态产率仍然面临着挑战。报道了在PBI二聚体衍生物中(diPBI-Se)将近100％的三重态产率，其系间窜越过程包括～10ps的快系间窜越过程和～400ps的慢系间窜越过程。发现在diPBI分子中引入杂原子不仅能扩大两个PBI分子骨架的夹角从而增减系间窜越过程中角动量的变量，而且能调整高能级激发态的跃迁轨道的组成从而抑制激发态的损失，最终实现高效率的系间窜越。实验和计算结果为构建新的高效率的光电材料提供了参考。　　(4)激子裂分过程是指一个单重态激子通过三重态激子对中间体形成两个三重态激子的过程。在固体中发生的分子间激子裂分过程需要精确的激子能级调控和分子间电荷转移，这往往是很难实现的。而在分子内激子裂分过程中则可以通过内在的单分子作用形成多激子态，目前主要是在具有激子裂分活性的二聚体中实现这一过程。报道了具有4nπ电子反芳香性的二苯唑戊搭烯衍生物作为新的具有分子内激子裂分活性的体系。在这类衍生物中，S1态是跃迁禁阻的，分子在激发过程中直接激发到S2态并满足E(S2)＞2E(T1)。发现在固态和稀溶液中S2态都能通过快速激子裂分过程形成1(TT)态。而1(TT)态在固态和溶液态的衰减却有较大的差异:在稀溶液中1(TT)态能快速衰减到基态而在多晶薄膜中扩散分离形成两个独立的三重态激子。通过基态漂白比值法得到在苯乙烯基取代的二苯唑戊搭烯中通过分子内激子裂分形成的三重态产率为150％。