光电子、信息以及生命科学与技术的进步，为有机光功能分子与材料体系提供了广阔的发展空间，同时也给深入认识这些体系的结构一性质关系提出了新的要求。本论文旨在综合运用光谱学和量化分析方法研究有机光功能分子体系，为它们的结构设计和性能优化提供参考依据。主要结果归纳如下：　　 1、铕配合物Eu(TTA)3DPBT的分子内能量传递机制　　 本工作综合运用多种光谱学手段并且与稀土配合物Gd(TTA)3DPBT和Tb(TTA)3DPBT相对照，详细研究了可见光敏化或双光子激发的新型、高效、红光发射配合物Eu(TTA)3DPBT的分子内能量传递机制。我们通过双光子激发Eu(TTA)3DPBT的皮秒时间分辨发光动力学，观察到配体发光有一个寿命短于仪器时间分辨率(20 ps)的发光成分;提高时间分辨率后我们捕捉到了这一成分，确定其发光寿命为8.5 ps，与其低荧光量子产率(Φ=0.01)相符；我们通过比较稳态和时间分辨发光性质，发现Eu(TTA)3DPBT中还存在一个单重态性质的新态Sx，S1激发态以8.5 ps的时间常数向Sx态内转换，而Sx态的激发态能量以1.8 ns的时间常数向Eu3+的5D1能级传递，同时少部分能量回传到S1态；这一传能机制得到了随温度变化的发光实验的支持：Eu(TTA)3DPBT中配体DPBT的发光峰值波长随着温度降低而显著蓝移。我们还探讨了Sx的本质，并且解释了Gd(TTA)3DPBT和Tb(TTA)3DPBT中未观察到该态的原因。通过闪光光解实验观察到三种配合物中都存在不同于T1态的长寿命电子激发态，由于其寿命为微秒量级并且可被氧气淬灭，推测该态是一个三重态性质的新电子激发态(Tx)。　　 基于上述结果我们提出了Eu(TTA)3DPBT详细的分子内能量传递机制，即从S1态经由Sx态向Eu3+的5D1能级进行能量传递。该能量传递机制有助于详细了解稀土发光配合物的发光原理，从而为发展实用化稀土配合物发光探针提供参考依据。　　 2、双光子激发发光分子体系的光物理性质　　 基于光谱实验数据和理论计算结果讨论了几种光功能分子中取代基和取代位点等结构因素对于分子结构和电子结构的影响，比较了结构变化引起的光物理性质的变化。相关结构—性质关系的研究结果有助于通过分子结构优化提高分子的双光子吸收截面和发光效率。　　 (1)PDT和MPDT分子的光物理性质　　 比较了二氯三嗪衍生物PDT和MPDT的单光子和双光子光物理性质，通过分析分子结构和电子结构的差异解释了甲基取代导致的光物理性质的差异。发现PDT和MPDT分子双光子吸收截面的差异是由于分子中单光子禁阻但是双光子允许的S2态导致。S2态在PDT分子中与S1态简并，在MPDT分子中退简并。　　 (2)Eu(TTA)3DMBPT及其配体的发光性质　　 基于Eu(TTA)3DPBT和Eu(TTA)3DMBPT配合物的两种不同配体的晶体数据，经过量化分析得知后者的配体DMBPT经过甲基取代改性后，甲基的空间位阻导致了二乙氨基构象的剧烈变化，由此造成了二乙氨基上氮原子的孤对电子相对于芳香体系的严重扭转。详细比较了Eu(TTA)3DPBT和Eu(TTA)3DMBPT分子的光物理性质。实验和理论结果表明，分子的扭曲结构加大了DMBPT的基态和激发态偶极矩差，增强了该分子及其配合物的双光子吸收能力。实验结果显示Eu(TTA)3DMBPT分子具有很宽的单光子和双光子的激发窗口(单光子激发窗口向长波方向拓展到了460 nm，双光子激发窗口为730-860 nm)，以及很高的双光子敏化发光效率(δ×φ;在812 nm为85 GM，在842 nm为56 GM)。　　 (3)1,3-二氮杂薁类衍生物的理论计算　　 采用B3LYP方法优化了1,3-二氮杂薁类衍生物的基态分子结构，在此基础上通过TD-DFT计算得到了电子跃迁性质，从理论上预测了1,3-二氮杂薁类衍生物的取代基和取代位点对分子结构和前线轨道能量的影响规律；进一步探讨了激发态的分子内电子转移性质，并且分析了化合物结构与光谱性质的关系，得出了影响分子内电子传递性质的结构因素。结果为通过调控电子给体和电子受体的强度获得性能优良的1,3-二氮杂薁类光学非线性材料提供了参考依据。　　 3、光功能分子在金属表面的吸附性质　　 综合利用表面增强拉曼(SERS)光谱手段和量化分析方法研究了两种光功能分子在金属表面的吸附结构和吸附活性位点。　　 (1)Tinuvin P分子在金属表面的吸附性质　　 利用SERS光谱并结合密度泛函(DFT)分析，研究了吸附在金纳米结构表面上的Tinuvin P分子的几何构型。基于拉曼光谱的成功指认以及常规拉曼和表面增强拉曼谱线的比较，发现Tinuvin P分子通过羟基上的氧原子或通过苯并三唑环上的N1原子与金表面发生相互作用，垂直定位于金表面上。　　 (2)PDT分子在金属表面的吸附性质　　 利用SERS光谱并结合密度泛函(DFT)分析，研究了PDT分子在金纳米结构表面的吸附构型。对PDT分子的振动模式进行了明确指认，得出PDT分子通过三嗪环上邻氯的氮原子或C15-N14-C17基团的N14与金原子发生相互作用，并且以反平行的两种不同方式结合在金表面上。