分子基荧光开关因其对外界刺激表现出灵敏的光谱响应行为而引起了人们的广泛关注。近年来，由于其具有灵敏性高、选择性好、应用操作简单等优点，分子基荧光开关在化学传感，特别是高毒性物质的检测中得到了广泛的应用。随着对分子基荧光开关的光谱响应行为的深入研究，人们将分子基荧光开关的光谱信号进行二进制编码，进而在此基础上实现了二进制信息的数字逻辑处理。然而，在化学分析的不断深入研究过程中，宏观溶液体系的体系开放、能耗大、成本高等不利因素逐渐显露。这些不利因素严重制约了荧光分子开关在化学传感以及分子基数字逻辑研究领域的发展。最近几年，微流芯片体系以其能耗小、成本低、可编程、自动化等特点得到了蓬勃发展，为我们提供了良好的操作平台。基于蒽基以及吡啶噻唑基荧光分子基开关，结合微流芯片体系的特点，本论文研究讨论了宏观溶液相与微流芯片系统中荧光分子开关在有机磷检测以及分子基数字逻。辑构筑中的应用。　　 1.蒽基/吡啶噻唑基分子基荧光开关的合成及性质研究　　 为了更好地开发分子基荧光开关在化学传感器和分子基数字逻辑等领域的应用，合理地设计合成方法简单、产率高、响应灵敏度高的分子基荧光开关是需要解决的首要问题。以高量子产率的蒽基/吡啶噻唑基作为反应前体，本论文利用合成路径简单、产率高、条件温和的席夫碱反应及金属有机催化Suzuki耦联反应，通过优化反应条件，成功地合成了荧光分子开关An和MPTBA，并利用质谱、核磁共振谱、X-射线单晶衍射等表征手段确定了其分子结构。通过对An和MPTBA吸收光谱和发射光谱的研究，本文讨论了其对质子的光谱响应行为。　　 2.蒽基衍生物在有机磷检测中的应用　　 由于神经毒剂以及有机磷农药在战争、恐怖袭击以及农业生产中的应用，关于有机磷检测的研究已经得到了越来越广泛的关注。基于光诱导电子转移原理及有机磷的结构特点，通过席夫碱反应，本文设计合成了对有机磷具有良好光谱响应的蒽基衍生物9-蒽甲基-对甲基苯基亚胺。宏观溶液相中的荧光光谱响应行为表明，有机磷的检出限达到ppm数量级。通过对反应过程的准一级反应的近似，计算得到了反应的速率常数为0.18 s-1并推测了可能检测的机理。结合微流芯片系统自动化、微型化的优点，本文尝试了在四种不同结构的微流芯片系统中进行有机磷的检测。　　 3.蒽基/吡啶噻唑基分子基荧光开关在分子基数字逻辑中的应用　　 基于本组前期对分子基数字逻辑用户认证识别过程及其逻辑运算功能的研究，本文利用荧光分子开关An、2-BMPT、MPTEA以及MPTEO的对酰化和质子化试剂的荧光光谱响应行为，在认证条件的条件下，实现了四个荧光分子基用户的身份验证过程，并构筑了各异的特定逻辑功能。这为进一步丰富和发展分子基计算平台的用户库，为拓展数字逻辑功能奠定了基础。　　 利用荧光分子开关MPTEA在酰化及质子化反应前后的荧光发射响应行为，本文成功地构筑了上级1:2型信号分路器，并以不同输出通道中的输出状态作为下级并联逻辑电路的起始状态，在下级并联逻辑电路的两个输出通道中分别构筑了下级1:2型信号分路器和AND门，从而实现了上级信号分路器与下级并联逻辑电路之间的信息传递过程。　　 基于荧光分子开关2-BMPT对质子及金属离子的荧光发射响应行为，本文构筑了分子基逻辑层联电路。本文首先基于2-BMPT与质子的荧光响应行为构筑了上级1:2型信号分路器，然后以上级1:2型信号分路器的不同输出状态作为下级并联逻辑电路的初始状态，在下级并联逻辑电路的两个输出通道中分别构筑了INH门及YES门，即实现了上级信号分路器与下级并联逻辑电路的信息传递过程。另外，本文尝试了在微流芯片体系中实现宏观溶液相中分子基逻辑层联电路的功能。　　 综上所述，在本组已有的荧光开关的基础上，本论文设计合成了蒽基/吡啶噻唑基荧光开关，研究讨论了分子基荧光开关的荧光响应行为，并将其分别应用于有机磷的检测以及分子基数字逻辑的构筑。同时，结合微流芯片体系的特点，本论文研究了微流芯片体系中相应的检测与信息处理过程。