开发新型的光电响应的有机分子开关材料，是化学领域的重要课题之一。二芳烯化合物由于具有良好的热稳定性和抗疲劳性，是一类新型的光分子开关材料，在光电器件方面具有潜在的应用价值。 本论文第一部分针对研究分子开关和逻辑器件的需要，合成了二十种二芳烯化合物，其中十三种为自行设计的新型的二芳烯化合物，这些化合物都具有优良的光致变色性能。培养了两个二芳烯化合物的晶体，并用X-射线衍射测定了晶体的结构。 论文第二部分研究了二芳烯化合物的电致变色特性，以及在电致变色反应中起决定性作用的基团，得出了二芳烯化合物电致变色的规律，提出了二芳烯化合物能够进行电致变色的结构判据。取代基不含杂原子，以及取代基含有杂原子，但与分子骨架不共轭的二芳烯化合物可以电致开环，这些二芳烯化合物不但可以光致变色，还可以电致变色。并且研究了不同电极和电解质对二芳烯电致变色的影响，构建了新型的光电变色的分子开关。 论文第三部分研究了有关光致变色二芳烯化合物的荧光分子开关和逻辑器件。基于能量传递机制，利用二芳烯化合物的光致变色性质，用紫外和可见光实现了对花和罗丹明-6G等荧光化合物的荧光调控，构建了一系列新型的“与”和“或”组合的逻辑门。在二芳烯化合物存在下，用紫外光照射后，可以使荧光化合物的荧光焠灭，再用可见光照射后，又可以使其荧光恢复。 论文第四部分用光致变色二芳烯化合物做存储介质，实现了多阶光信息存储和双光子三维存储。论文还研究了二芳烯化合物在晶体中光致变色前后的拉曼光谱及偏振拉曼，其拉曼强度随偏振光的角度呈现周期性的反复变化，通过量子化学计算和偏振拉曼对光谱进行了指认。并用量子化学计算做了二芳烯化合物的分予设计，对二芳烯化合物的合成有初步的指导作用。