二芳基乙烯类光致变色材料由于在光控开关、全息显示、防伪和光存储等领域具有广泛的应用潜力,已经引起了人们相当大的兴趣和关注。由于二芳基乙烯类化合物具有优良的抗疲劳性和热稳定性、高的光异构化量子产率以及固态中的快速响应等性能,使其成为最具有应用潜力的光功能材料之一。目前,通过分子修饰来改善二芳基乙烯类化合物的性质以及开发其应用能力一直是光致变色领域的一个研究热点。在本论文中,二芳基乙烯化合物的分子设计和研究主要分为两部分。第一部分是通过对含吡啶二芳基乙烯分子进行氧化,合成出3种新型的含吡啶N-氧化物单元的二芳基乙烯化合物,并系统研究了吡啶氧化和氮氧偶极子的位置对其光物理性质的影响。第二部分是合成了两种含吡唑单元的二芳烯基乙烯化合物,并对它们的光物理性质、多重响应性质以及传感性能进行了系统研究。主要的实验内容和结果总结如下:1、首次合成了三种苯并呋喃-吡啶N-氧化物混连型不对称二芳基乙烯化合物,其中吡啶N-氧化物的氮氧偶极子分别位于吡啶上甲基活性碳的邻位、间位和对位,并成功培养出了三种化合物相应的单晶,并通过X-射线单晶衍射进行了晶体结构解析。系统研究了氮氧偶极子的取代基效应和位置效应对该类二芳烯化合物在乙腈和PMMA膜片中的光致变色、抗疲劳和荧光性质的影响。结果表明,吡啶氧化可以显著促使闭环态的最大紫外吸收波长和荧光发射峰红移,并显著降低了光反应的开环量子产率、荧光强度和荧光开关的调制效率。当活性碳位于氧化吡啶的活化位点时（2和4位置）,可以提高其闭环量子产率、闭环态的摩尔消光系数、荧光强度和荧光开关调制效率。随着二芳烯化合物活性碳位于吡啶邻、对和间的位置变化,闭环态最大吸收波长红移越大,开环量子产率越小。2、设计合成出一种吡唑甲酰肼单元修饰的二芳烯传感器DT-7o,系统研究了在光和化学刺激（金属离子、阴离子、酸/碱）下的多信号响应性质。在乙腈溶液中,该化合物可以作为检测Zn²⁺和CN^-的荧光增强型传感器,并具有良好的选择性、灵敏度和低的检测限。此外,该化合物在Na OH强碱的作用下,荧光显著增强。3、设计合成了一种含吲唑单元的二芳烯荧光增强型传感器,该传感器在Al³⁺和CN^-的刺激下荧光显著增强并伴随着荧光颜色的变化。同时该传感器具有很低的检测限。系统测试了该化合物在CN^-、Al³⁺/EDTA和UV/vis光刺激下的多重响应性能,并根据多重响应行为设计了一个逻辑门电路。