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液晶（Liquid crystal,LC）具备卓越的自适应特性和可加工性,是发展潜力巨大的智能软材料。与传统的中性液晶相比,离子液晶（Ionic liquid crystal,ILC）是一种仅由阳离子和阴离子组成的极具吸引力的液晶材料,它融合了液晶和离子液体（Ionic liquid,IL）的优良性质,具有成分组成灵活、性质易于调控等优点。目前,通过离子自组装策略,利用表面活性剂与特定基元可开发新型离子液晶化合物,按需制备性能各异的离子液晶材料,并且从表面活性剂的结构入手能有效调节液晶的相态。同传统的单链表面活性剂相比,Gemini表面活性剂的结构可设计性更强,具有优异的自组装能力。一些离子型Gemini表面活性剂表现出良好的热致液晶行为,但存在液晶相结构单一和功能性缺乏等缺点,严重阻碍了此类液晶材料的进一步发展。在本论文中,我们对季铵盐型阳离子Gemini表面活性剂的多个位点进行功能化修饰或将其与特定基团通过静电作用结合,构筑了一系列新型表面活性剂离子液晶材料,并详细探究了它们的组装过程和组装机理,揭示了 Gemini表面活性剂结构、液晶的相结构和宏观性质之间的关系。论文的研究内容如下:第一章,绪论。简要概述自组装的概念、驱动力、分类、特点和研究意义;归纳总结Gemini表面活性剂的结构、分类、性质和功能应用,并着重介绍Gemini表面活性剂结构与表面活性和聚集行为之间的关系;详细综述离子液晶的定义、组成、相结构、性质和重要功能应用;系统阐述表面活性剂离子液晶的构筑思路、组成基元、相结构和基本性质;最后引出本论文的立题思想、研究内容和研究意义。第二章,将阳离子Gemini表面活性剂二亚甲基-1,2-双（烷基二甲基溴化铵）（n-2-n-2Br）分别与FeCl3、CeCl3和GdCl3结合,制备磁响应性Gemini表面活性剂（n-2-n·2X,X=Fe,Ce或Gd）。研究发现,磁性反离子赋予Gemini表面活性剂更优异的表面活性、更高的热稳定性和多样的液晶相结构,金属离子种类决定磁性类型且烷基链长会影响磁强度。n-2-n·2Fe经加热处理后,能自发形成离子液晶自组装结构,为构造智能液晶器件提供了新型分子磁体。第三章,利用合成的Gemini表面活性剂N,N-二甲基-N-[2-（N’-烷基-N’-葡糖酰胺）乙基]-1-烷基溴化铵（nGlu,n代表每条疏水链的碳原子个数,分别为12,14或16）,构筑多色圆偏振发光（Circularly polarized luminescence,CPL）离子液晶材料。nGlu在宽温度范围内自组装为手性近晶C（Chiral smecticC,SmC*）相结构,表现出左旋圆偏振发光（Left-handed CPL,L-CPL）性质。在自组装过程中,nGlu的杂原子和官能团发生簇聚,赋予离子液晶动态可调的CPL颜色。该离子液晶还是良好的手性模板和能量供体,与负电荷的客体荧光染料分子共组装,实现了手性和激发态能量的有效传递,成功发射出包括白色在内的多色圆偏振光。将白光离子液晶涂抹在发光二极管（Light emitting diode,LED）的紫外芯片上,可简易地构建液晶发光器件用于产生白色圆偏振光。本工作为合理地设计荧光表面活性剂提供了新见解,为实现自组装体系的多色CPL特性开辟了新思路,有助于推动CPL柔性器件的发展。第四章,将Gemini表面活性剂n-2-n·2Br（n代表每条疏水链的碳原子个数,分别为10,12,14或16）与鸟苷5’-单磷酸二钠盐（GMP）通过静电作用结合,制备表面活性剂-GMP离子复合物（n-GMP）,以作为手性发光液晶分子。12-GMP堆叠形成四方柱状（Tetragonalcolumnar,Colt）相液晶结构,表现出右旋圆偏振发光（Right-handed CPL,R-CPL）性质;14-GMP和16-GMP均排列形成SmC*相液晶结构,并伴随L-CPL发射。钾离子（K+）和锶离子（Sr2+）诱导n-GMP自发形成具有相同手性的G-四链体结构,导致液晶相态全部转变为矩形柱状（Rectangular columnar,Colr）或Colt相,均展现出R-CPL行为。研究表明,改变烷基链长或引入金属离子,是调控液晶相结构和反转CPL信号方向的有效途径。该工作极大地拓宽了手性发光液晶基元的构建途径,为开发生物相容性CPL材料提供了新策略。第五章,将联接基团结构不同的六种阳离子Gemini表面活性剂分别与去质子化的L型氨基酸结合构筑复合物,以制备CPL离子液晶材料。研究发现,固定氨基酸的种类,改变联接基团的结构,可有效调节液晶的相结构和反转CPL信号方向;固定表面活性剂的结构,改变氨基酸的种类,能调控液晶的CPL信号方向。由于氨基酸具有激发波长依赖性发光特性,致使离子液晶的CPL颜色与激发波长有关,能在蓝色、青色和绿色之间进行可逆的切换。这项工作为调节液晶材料的CPL性质提供了新颖的切入点,为简便地构筑多功能液晶体系开辟了新途径。