发光材料的应用涵盖了分子生物学,生物物理学,生物化学,临床诊断与分析,以及环境化学等诸多领域。本文总结了多种新型有机发光材料的设计、合成与其在离子检测、生物成像等方面应用的开发,在此基础上通过对已有发光分子的改良设计出更符合应用需求的新型分子。通过理论与实验相结合的方式表征并解释发光分子在溶液及聚集态的光谱学特性,并按照不同应用需求将各类发光分子以溶液,微／纳米尺度聚集体或聚苯乙烯微球负载体的形式进行利用。具体的研究内容包括：1、探索了多种有机发光分子的设计合成。成功地合成了包括寡聚苯乙烯(OPV)、四苯基卟啉(TPP)、四方酸素等多种新化合物。2、设计合成了一种基于吡咯四方酸素的锌离子荧光探针DMPSQ。DMPSQ对于溶液中的锌离子具有荧光增强的响应,且具有线性范围广,选择性好,检出限低(80 ppb)的特点。随后,我们采用理论计算结合光谱学实验数据共同解释了该分子对锌离子的配合机制以及光谱学响应机理。3、制备了负载各色荧光染料的聚苯乙烯微球(PSMs)并探究了其作为小鼠脑内中风组织标记物的实用价值。首先制备了粒径均一的聚苯乙烯微球并用油溶性染料对其染色。然后将微米粒子注入鼠体内并通过组织切片来确定微球最终沉积部位,以探究聚合物微米粒子在鼠体内沉积部位和急性毒性。最后将PSMs用于小鼠脑部血流示踪以及中风组织标记并评估其用于中风组织成像的价值。