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2003～2005年，研究工作主要集中于聚电解质的分子动力学模拟。根据导师的建议，作为对高分子物理研究能力的全面训练以及本课题组研究项目的需要，2005.11～2007.5开展了对光学压力敏感涂料的研究。按研究工作开展的顺序，本论文分为两个部分：1～3章为模拟部分，主要内容是聚电解质的分子动力学模拟；4～8章为实验部分，主要内容是新型荧光探针的合成，探针分子在溶液和高分子基体中的光物理性能研究以及快速响应的氧传感器的制备。
用分子动力学模拟的方法研究了树枝状聚电解质在稀溶液中的静态和动态行为。树枝状聚电解质模型由中性或带电荷的Lennard-Jones(LJ)粒子组成，反离子由带电荷的LJ粒子表示。在模拟中考虑了树枝状聚电解质的代数，代段长度和电荷密度等分子参数。研究了树枝状大分子的弛豫时间，代段构象，分子尺寸与各种分子参数之间的关系并同我们所发展的Flory类理论相比较。树枝状聚电解质在稀溶液中的渗透系数，结构因子，单体和反离子的密度分布都可以直接从模拟结果中得出。模拟结果表明分子内部代段受到强烈拉伸，分子尺寸与分子量之间的关系偏离了传统的假设所有代段都具有高斯弹性的标度理论的预测，而我们的理论考虑了有限伸长的影响。
用分子动力学模拟的方法研究了聚电解质在带电表面上的吸附。因为这个体系具有二维周期性边界，我们在三维Ewald求和中加入二维修正项来计算静电相互作用。模拟结果表明聚电解质在带电表面的吸附层厚度随表面电荷密度非单调地变化，与标度理论的预测完全吻合。还研究了被吸附分子在表面上的构象，吸附层在垂直于表面方向的密度分布等随表面电荷密度的变化。
以芘甲醇和芘丁醇为母体原料合成了含不同长度侧链-(CH2)n-O-Si(R1)2R2的新型芘衍生物，并研究了侧链结构对芘衍生物在溶液及高分子基体中光物理性质的影响。在溶液中，所有芘衍生物的吸收光谱和荧光光谱与其母体相同。芘衍生物在溶液中形成激基缔合物的能力与侧链结构密切相关，激基缔合物荧光强度(Ie)与单体荧光强度(Im)之比Ie/Im埘随链长增加而降低。对母体相同的芘衍生物，侧链拓扑结构和链长对Stokes位移和第三单体荧光峰(I3)与第一单体荧光峰(I1)之比I2/I1均无影响，证明母体相同时取代基结构不会改变芘发色团微环境的极性，但溶剂极性对芘衍生物的Stokes位移和I3/I1均有影响。芘甲醇衍生物的I2/I1大于芘丁醇衍生物，表明芘丁醇衍生物系列中，芘发色团所处微环境极性高于芘甲醇系列。在PDMS膜中，侧链拓扑结构和链长对芘衍生物的氧敏感性，激发态寿命，Stern-Volmer关系的线性和贮存稳定性等都有显著影响。如果监测芘衍生物的单体荧光，烷基较长的支链型芘丁氧基硅烷系列(如PYB3C4和PYB3C6，见70和71页)有完全线性的Stern-Volmer关系，很高的氧敏感性及贮存稳定性。如果监测芘衍生物的激基缔合物荧光，烷基较长的直链型芘衍生物(如PYBC8，见70页)在PDMS膜中可以得到线性很好的Stern-Volmer关系和很高的氧敏感性，但荧光强度在贮存过程中会降低。芘衍生物侧链的拓扑结构和长度对氧敏感膜的响应速度没有影响。
将合成的芘衍生物PYBC8吸附在铝或环氧树脂涂层表面可以得到快速响应的氧传感器。以铝为基体的氧传感器的氧敏感性与溶液浓度无关，而以环氧树脂涂层为基体的氧传感器的氧敏感性随溶液中PYBC8浓度的增加而降低。在不同制备条件下得到的氧传感器都有线性很好的Stern-Volmer关系。氧传感器对氧气或氮气的响应很快，没有出现滞后现象。环氧树脂涂层上的PYBC8吸附层在强气流下有较好的稳定性。