具有大π体系的共轭稠环芳烃（PAHs）展现出优异的光电性能和组装性能,广泛应用于众多有机功能材料的构建。与众多的平面共轭稠环芳烃和经典的球形共轭富勒烯对比,“碗状”构型的曲面共轭分子因展现出独特的理化特性而备受关注。除曲面共轭分子,含有噁唑环结构单元的有机共轭分子常表现出优异的光电及刺激响应性能,广泛应用于有机分子器件的设计和制造。基于“功能砌块杂糅母核单元”的思路,为了开发新型的有机材料,定向调控硫族元素杂化素馨烯的光电性质,本课题以经典的“碗状”分子硫族元素杂化素馨烯为母体单元,设计并合成了具有稠合噁唑环单元的硫族元素杂化素馨烯化合物。并通过“分子工程”手段,深入地对其进行了功能化衍生,研究并阐明了上述分子的光电性质及响应性能。第一章:研究背景与设计思路。简要说明了共轭稠环芳烃的几何构型与电子结构之间的“构效关系”及其在有机光电材料中的应用。重点回顾了代表性“碗状”共轭分子“心环烯（Corannulene）”和“素馨烯（Sumanene）”的合成发展历史和研究现状,总结分析了功能化衍生对其光电及组装性能的影响,最终提出本论文的设计思路。第二章:噁唑稠合硫族元素杂化素馨烯的设计合成及晶体结构研究。除硫族元素杂化素馨烯外,含有噁唑环单元的共轭分子同样具有优异的光电性能与响应性能。本课题以“功能砌块杂糅母核共轭骨架”为设计思想,指导合成了一系列具有噁唑稠合单元的硫族元素杂化素馨烯。结合其晶体学数据,对此系列分子的晶体结构进行了分析,为随后光电性质及响应性能的研究奠定基础。第三章:噁唑稠合硫族元素杂化素馨烯的性能研究。理论计算及光电性质研究表明,相较于前体硫族元素杂化素馨烯,稠合噁唑环单元的衍生物其电子结构显著改变,能带隙变窄,紫外–可见最大吸收波长及荧光发射均发生“红移”。通过改变接入稠合噁唑环单元的基团特性,能够定向调控分子对不同化学物质（有机酸,硫离子）产生可视化响应,可作为潜在的有机酸及硫离子化学传感器。该工作深入扩展了硫族元素杂化素馨烯的功能应用。第四章:具有氧化噻吩单元的噁唑稠合硫杂素馨烯的设计合成及性能研究。一般而言,噻吩单元转变为氧化噻吩单元后,分子可表现出强烈的荧光发射现象,其也可作为构筑n型半导体的功能砌块。本课题以第二章合成的噁唑稠合硫杂素馨烯为前体,通过氧化反应合成了一系列具有氧化噻吩单元的噁唑稠合硫杂素馨烯。理论计算及光电性质研究表明,相较于前体,具有氧化噻吩单元的噁唑稠合硫杂素馨烯的电子结构明显改变,紫外–可见最大吸收波长及荧光发射均发生“红移”。除此之外,其呈现出强烈的固态荧光发射。此系列分子能够对苯胺或三乙胺产生可视化响应,可作为潜在的苯胺或三乙胺化学传感器。第五章:噁唑稠合硫杂素馨烯二聚/三聚分子的设计合成及性能研究。一般而言,具有特定功能砌块单元的二聚/三聚物常表现出优异的光电性能。本课题以第二章合成的噁唑稠合硫杂素馨烯为前体,通过铃木–宫浦反应得到了一系列具有噁唑稠合硫杂素馨烯单元的二聚/三聚分子。理论计算及光电性质研究表明,通过单体向二聚/三聚体的转变,分子的电子结构和光物理性质显著变化,其能带隙进一步减小,紫外–可见最大吸收波长及荧光发射均发生“红移”。此系列分子同样能够对有机酸产生可视化响应,可作为潜在的有机酸化学传感器。第六章:总结与展望。简要总结陈述了本论文已取得的工作进展及不足之处,对未来研究工作方向做出了合理的展望。