光合作用是地球上最重要的生物过程。人类生存所必需的食物、纤维以及建筑材料都直接或间接地和光合作用有关。人类活动所需的能源如:汽油、天然气、煤等也是光合作用的产物。因此,关于光合作用的研究显得尤为重要。它是实现太阳能综合利用并一劳永逸得解决目前人类发展所面临的能源危机与环境恶化的唯一途径。人工光合作用的研究是指利用人工合成的大分子体系或超分子体系来模拟自然界中光合作用体系的某些性能。本论文中以苝二酰亚胺为基本结构单元设计合成了一系列以共价键连接起来的头尾连接的多聚物,通过对其光物理性质的研究,试图模拟自然界光合作用体系中的天线分子的功能,揭示同种染料分子之间激发态能量的传递和迁移过程,以及这种过程和分子之间连接基的关系。这些化合物最重要的特点是,这些分子内各个基团之间以不同长度和刚性的基团相连。连接的位置也是通过分子的最高占有轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的节点原子相连,这样可以保证相邻的两个集团之间在基态时没有很强的相互作用,是一个用来研究纯激发态之间相互作用的理想模型分子。论文主要包括以下几方面的内容:1.综述了近几年来人工模拟光合作用研究进展以及各种苝酰亚胺系列化合物的研究情况及其应用。2.合成了由不同取代基连接的四酚氧基取代的苝二酰亚胺聚集体系列化合物以及不同取代基连接的由四对叔丁基酚氧基取代和1,7-六氢吡啶取代的苝二酰亚胺构成的二组分和三组分,并对其结构进行鉴别表征。3.使用稳态电子吸收光谱,荧光光谱以及荧光寿命测量方法研究了化合物的光物理性质。稳态电子吸收光谱表明,在基态聚集体内部各结构单元之间的相互作用并不明显,而荧光发射光谱和荧光寿命的测定结构表明,二组分和三组分被激发后有能量传递现象的发生。而且能量传递的效率受溶剂效应和连接基团不同的影响。4.运用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上研究了不同取代基对苝二酰亚胺性质的影响。