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苝酰亚胺衍生物作为一类独特的n型有机半导体材料，在场效应晶体管，光伏器件，液晶显示及荧光探针方面有着广泛的应用。目前很多工作还局限于苝酰亚胺体相材料的研究，而其一维纳米结构材料的研究对于提高苝酰亚胺器件性能具有重要意义。本论文围绕有机功能分子苝酰亚胺这一化合物，基于分子的设计合成、超分子组装及其性质研究开展了以下几个方面的研究工作：
1.设计合成了N， N:-双(2-(季铵基乙撑))-3，4:9，10-苝二酰亚胺碘盐(PTCDI-I)。研究了溶剂对PTCDI-I组装纳米结构形态的影响与纳米结构传感的性能。通过挥发其水溶液，PTCDI-I分子组装为直径100-300 nm纳米管；而挥发其甲醇溶液，PTCDI-I分子组装为直径200-300 nm纳米棒。组装机理研究表明，PTCDI-I分子在两类溶剂挥发过程中存在不同结晶过程，导致其最终形态结构不同。单根PTCDI-I纳米管和纳米棒的传感性能研究表明，该纳米结构对还原性胺性气体如水合肼、苯肼有较强敏感性。随着还原性气体的注入，其电阻下降2-3数量级。
2.设计合成了N， N:-双(2-(季铵基乙撑))-3，4:9，10-二苝酰亚胺-双((3R)-3，7-二甲基辛基-6-乙烯基)磷酸盐(PTCDI-BDP)。研究了该复合物在溶剂和体相中聚集态。该复合物在其良性溶剂(如C2H5OH，CH3OH)中以单分子状态存在，在某些不良溶剂中(如THF)以左旋或逆时针方向聚集，但两类溶液挥发后固态体相均为扇形柱状液晶。此外，该复合物在乙醇/正已烷混合溶液中挥发组装为纳米管，而在乙醇/正辛烷混合溶液中挥发组装为纳米带。通过紫外可见光谱，荧光光谱和圆二色谱对其组装过程进行研究，并探讨了其可能的组装机理。
3.设计合成了N，N-双((4-氨基苯基)-α-D-吡喃葡萄糖苷)-3，4:9，10-苝二酰亚胺( PTCDI-BAG)。研究了PTCDI-BAG分子在良性溶剂DMF，混合溶剂DMF/THF和不良溶剂THF中的超分子聚集形态，实现溶剂对PTCDI-BAG分子聚集状态从液晶态到螺旋纳米线的调控。
4.设计合成了N-(1-已基庚基)-N-((4-氨基苯基)-α-D-吡喃葡萄糖苷)-3，4：9，10-苝二酰亚胺( PTCDI-HAG)。研究了PTCDI-HAG两亲分子在非极性混合溶剂CHC13/C8H18和极性混合溶剂THF/H2O中的超分子自组装。结果表明，PTCDI-HAG分子在非极性混合溶剂CHCl3/C8H18中组装为左旋纳米线，且疏水烷基链暴露于纳米线的外围。在极性混合溶剂THF/H2O中组装为右旋的纳米线束，且亲水的葡萄糖苷部分暴露纳米线的外围。实现了溶剂分子对PTCDI-HAG分子在纳米线内定向排列的调控。