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电子转移是分子电子学中研究有机小分子的本质和核心内容，同时生物传感应用是充分利用有机小分子的电子结构性质实现功能化应用的重要途径。本论文主要围绕有机小分子的电子转移性质，针对环境对分子电导性质的影响，提出我们的理解和观点;同时根据有机小分子的结构及荧光性质，进行材料修饰，拓展其应用，主要研究的内容如下: 1.无论是在外部条件下测试单个分子的电导性质，还是设计单分子电子器件，单分子传感器件，分子局部微环境都是非常重要的需要考虑的参数。分子组装中，超分子相互作用，比如化学反应，可以控制分子环境，因此也常用来给分子创造新环境。这个工作中，我们利用超分子相互作用给紫精(viologen)衍生物分子线创制新的局部微环境，它影响了单分子线的电导性质。葫芦脲8(CB[8])带有一个疏水性的大腔，与viologen衍生物分子线有强的主客体相互作用，形成1∶1的超分子配合物。当viologen衍生物分子线进入CB[8]大腔后，其单分子电导性质显著增加，这是由于viologen衍生物分子的局部微环境发生了大的改变。我们用Marcus模型下的电子转移理论解释了这一结果，根本原因是，viologen衍生物分子进入CB[8]后，其外层重组能减少，进而加速电子转移。 2.设计一类刺激响应的生物超分子材料是非常重要的。这种类型的材料需要分子单体具有多重功能性质。苝二酰亚胺(PDI)被认为是超分子材料中最为灵活的基本结构单元之一。然而，大多数报道的PDI衍生物仅能应用于有机溶剂体系，由于苝骨架极强的疏水性使其在水相体系的应用面对巨大的挑战。工作中，我们报道了一个水溶性的氨基咪唑基修饰的AIA-PDI分子，它具备在外在环境pH刺激下可逆的超分子结构与荧光转换的性能。这个特征弥补了PDI衍生物在制备pH刺激响应生物仿生体系中的空白。作为概念验证，成功的葡萄糖检测应用，进一步证实这个PDI衍生物在pH响应生物体系的适用性。 3.随着湿化学法制备基于石墨烯(graphene)的纳米杂交体面临的挑战，比如在溶液环境中易聚集，稳定性低，负载量少等。这个工作中，我们报道一个π共轭分子苝四羧酸二酰亚胺分子(PDI)功能化石墨烯并进一步引入高密度金纳米颗粒(AuNPs)的纳米杂交体的制备和应用。在这个纳米杂交体中，PDI分子由5个苯环相连的苝结构及两个对称的正电荷的侧链组成，正电荷的侧链是由正电荷的咪唑基及氨基构成。这为PDI与石墨烯的复合提供了强烈的π-π作用，也为金纳米颗粒的固定提供了丰富的负载场所。透射电子显微镜结果证实相对于控制实验中AuNPs直接在石墨烯上的负载，金纳米颗粒是均匀的分布在PDI-graphene纳米杂交体上的并且负载密度非常高。为了证实它在生物体系中的应用，Au-PDI-graphene被用来作为传感材料，来制备免标记的电化学阻抗发卡型DNA(hpDNA)生物传感器，来检测人类免疫缺陷基因序列(HIV-1)。当hpDNA与靶向DNA杂交后，它在Au-PDI-graphene修饰电极上展示灵敏的电化学阻抗变量。这个hpDNA生物传感器具有较宽的检测线性范围，非常低的检测限。由于它较高的稳定性及有效的电化学阻抗变量，这个纳米杂交体为将来生物纳米科技及生物诊断中宽范围DNA序列检测应用提供了有效平台。