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单线态裂分是一种有效的多激子产生的下转化光物理过程,是最有希望突破传统单节有机太阳能电池理论光电转化效率SQ(Shockley-Queisser)极限的有效途径。本论文以廉价易得的经典有机工业染料苝二酰亚胺和还原橙3作为基本单元,设计并合成了A-D-A型苝二酰亚胺衍生物和蒽嵌蒽环衍生物,利用飞秒瞬态吸收光谱对分子的单线态裂分性质进行了系统研究。本论文的研究内容包含以下几方面:1.设计并合成了A-D-A型苝二酰亚胺衍生物PDI-1T、PDI-2T,通过一系列的光学表征研究了它们的单线态裂分性质。我们借助于飞秒超快光谱测试了苝二酰亚胺衍生物的瞬态吸收光谱和动力学行为,表明分子PDI-1T和PDI-2T均发生了溶液中的分子内单线态裂分过程。2.系统研究了溶剂极性、浓度和聚集态等因素对PDI-1T、PDI-2T溶液中的分子内单线态裂分过程的影响。结果表明强极性溶剂1,4-二氧六环中PDI-1T更易发生单线态裂分行为,推测是由于适当的电子耦合作用和A-D-A型分子结构协同促进了单线态激子的裂分。在固态薄膜中均未观察到分子PDI-1T和PDI-2T发生单线态裂分过程,推测分子在固态薄膜中堆积更紧密有序,致使分子间的耦合作用过强,存在与单线态裂分相竞争的其他途径。3.设计并合成了蒽嵌蒽稠环衍生物DBBN和BPBN,并对其光学性质进行了研究。飞秒瞬态吸收实验结果表明,在实验条件下DBBN和BPBN均未发生分子间的单线态裂分过程。同时研究发现分子BPBN是一种新型的压致变色材料,在静压条件和机械研磨条件下均能显现出压力响应。4.设计并合成了芘并咪唑衍生物PyI-TPA及二乙烯基衍生物OPV-TPA,研究了它们在静压条件下的压致变色性质。高压原位拉曼实验结果表明PyI-TPA和OPV-TPA分子均不是压力响应的智能材料。