有机荧光染料可通过分子给、受体变化,刚性和构型改变等策略赋予材料特殊功能,使其在有机发光二极管（Organic Light-emitting Diode,OLED）、场效应晶体管（Field Effect Transistor）、荧光探针和生物成像等等有机光电领域显示出巨大应用价值。其中,含氮杂环的咔唑、吩噻嗪、亚氨基二苄和吖啶等有机荧光小分子,由于氮原子上孤对电子存在,使分子具有多个活性位点,可修饰功能各异的官能团,设计合成出种类众多的衍生物;同时,可通过调整分子的构型和堆积方式等策略有目的地改变材料荧光行为。然而含氮杂环分子刚性调整对分子荧光行为的影响还需要进一步系统研究,以获得更多新现象和新规律。为解决上述问题,本论文通过调控分子核心和外围含氮取代基团的刚性,设计并合成了一系列具有不同刚性和构型的含氮有机荧光染料分子,系统地研究了分子刚性和荧光行为之间的关系,并探索了这些材料在信息加密,LED,OLED等领域中的应用,本论文的主要研究内容如下:（1）选取刚性螺[芴-9,9’-氧杂蒽]（SFX）为核心,含氮杂环9,9-二甲基吖啶为外侧取代基团,合成了具有3D刚性结构的染料分子SFX-Ad。高度扭曲的3D结构赋予SFX-Ad典型的AIE特性,其在稀溶液中表现出微弱的荧光发射,而在H-聚集态下表现出荧光增强的行为。更重要的是,晶态下的SFX-Ad由于分子间人字形堆积显示出弱的荧光发射,而在机械力作用下发生晶相到非晶相的转变,导致荧光大大增强。利用SFX-Ad这种机械响应荧光变化行为,开展了防伪和信息加密的应用研究。另外,基于其无定形态下的有效蓝光发射,获得了最大电流效率（Current Efficiency,CE）为3.22 cd/A,最大发光功率（Power Efficiency,PE）为2.30 lm/W和最大外量子效率（External Quantum Efficiency,EQE）为2.58%的蓝光OLED器件。（2）以非刚性结构的二苯砜为核心,分别选取外围苯环可自由旋转的非刚性二苯胺,苯环可部分旋转的半刚性亚氨基二苄和苯环完全限制旋转的刚性咔唑为外围取代基,合成了三个刚性不同的含氮染料分子SODP,SOId和SOCz。通过测试发现随着外围取代基刚性增强,分子的热稳定性增加,单线态和三线态能级提高,分子的双极性特性也逐步提升。其中,具有完全刚性平面咔唑修饰的SOCz在蓝光OLED器件中应用效果最佳,获得了CE为30.1 cd/A,PE为32.2 lm/W,EQE为14.0%的结果。（3）以柔性查尔酮为链,一端为刚性咔唑,另一端分别为苯、萘、蒽或芘,合成了四个D-A型分子h-TBe Cz,h-TNa Cz,h-TAn Cz和h-TPy Cz。系统地研究了它们在溶液与聚集态下的荧光性质和机械力刺激荧光响应行为。这四个化合物都具有明显的溶剂化效应和AIE特性,同时在机械力研磨作用后,随着外围修饰基团由苯基到芘,荧光颜色变化逐渐明显。其中,芘修饰的h-TPy Cz其原始状态下为黄绿色荧光(λem=540 nm),在机械研磨力作用后变为绿色荧光(λem=500 nm),荧光变化Δλ=40 nm。（4）在上述研究基础上,以柔性查尔酮为链、己基咔唑为核心,两端分别为苯、萘、蒽或芘,合成了四个A-D-A型分子h-DBe Cz,h-DNa Cz,h-DAn Cz和h-DPy Cz。研究了它们在溶液中和聚集态下的荧光行为,机械力刺激荧光响应性能和在LED中的应用。其中,以芘修饰的h-DPy Cz表现出原始态为红色荧光（λ=613 nm）,轻微研磨为黄色荧光（λ=577 nm）,剧烈研磨为绿色荧光（λ=523 nm）的特殊机械响应三色荧光变化。特别是,h-DPy Cz和不同质量分数的PMMA掺杂后,可以实现从橙红光到蓝光的序列色荧光调控,从而实现单一发光化合物制备不同发光颜色的LED。