在光物理、光化学和光生物的领域中,氢键作为氢供体和氢受体形成的一种弱相互作用,在分子间电荷转移、分子荧光猝灭、激发态质子转移、材料的相变等过程中扮演着重要的角色。特定位点氢键对有机分子荧光特性影响机制的研究工作由于激发态寿命极短而难以从实验上直接测量,而大多数理论研究则直接建立在前人对一些模型分子的研究基础上,容易忽略一些关键部位的氢键作用,因此有必要对一些真实的功能分子的激发态氢键动力学进行研究。本文针对特定位点氢键对有机分子激发态特性的影响进行了较为全面的理论与实验研究。首先通过吡咯单体随NH键伸长的激发态势能面计算,证明了含时密度泛函理论(Time Dependent Density Functional Theory, TDDFT)在激发态势能面计算工作中的正确性,之后应用TDDFT方法对吡咯与甲醇形成的氢键复合物、吲哚与甲醇形成的氢键复合物进行了激发态氢键动力学的研究。研究表明溶质溶剂间存在质子转移过程：氢质子从吡咯(吲哚)分子氮原子处转移到与之成键的甲醇氧原子上,这使得吡咯(吲哚)单体氢原子解离时势能面上的解离态消失,取而代之的是一个激发态能量局域最低点。进一步通过高精度多组态多参考CASSCF (Complete Active Space Self-Consistent Field)方法和基于格林函数的ADC (Algebraic-Diagrammatic Construction)类方法对这个结论进行了验证。色氨酸作为吲哚衍生物之一,又因其荧光特性对周围环境的敏感性,利用它进行进一步激发态氢键动力学的研究。首先对色氨酸在甲醇、乙醇和四氢呋喃中的稳态吸收光谱、稳态荧光光谱和时间分辨荧光寿命进行了测量,分析认为氢键是对色氨酸在三种溶剂中的光谱特性产生影响的主要因素。由于色氨酸与溶剂分子形成氢键的复杂性,首先利用分子动力学模拟、红外光谱计算以及针对性的势能面计算工作,确定了吲哚环处的氢键对色氨酸光谱特性的影响起到了关键作用。然后在确定了溶剂化模型不适合应用于存在质子转移现象的势能面计算后,采用“洋葱”模型,通过人为增加溶剂分子模拟溶剂环境进行了激发态势能面计算。结果显示由于吲哚处的氢键的作用使得激发态存在一个局域最低点,并且色氨酸与甲醇形成氢键复合物后激发态能量全局最低点的势垒要比色氨酸与乙醇形成复合物的势垒低,而激发态能量局域最低点的势垒比色氨酸与乙醇形成复合物的势垒高,所以色氨酸溶解在甲醇中时吲哚处H质子更容易跨过势垒与邻近的甲醇分子发生质子转移,且转移后的构型更容易稳定在局域最低点,同时色氨酸与甲醇形成复合物后,其激发态局域最低点处激发态与基态能量差比色氨酸与乙醇形成复合物后激发态局域最低点处激发态与基态能量差小,这就导致色氨酸与甲醇发生质子转移后更容易发生内转换过程而回到基态,导致色氨酸溶解在甲醇中的荧光寿命更短,荧光量子产率更低。