有机共轭分子在太阳电池、发光二极管、场效应晶体管和荧光探针等方面具有重要的应用,相关研究逐渐加深并取得了巨大的成功。有机共轭分子在固态条件下,分子与分子之间往往形成不同的堆积方式,也就是不同的聚集行为,对材料的光电性能有着巨大的影响。由于有机共轭分子在许多应用场景中均是在固态薄膜条件下使用,因此了解分子与分子之间的聚集行为以及这些聚集行为如何影响微观和宏观性质,如吸收、固态荧光、激子扩散、空穴和电子传输等,是非常重要的。苝酰亚胺（PBI）是一类典型的有机共轭分子,具有很好的稳定性以及光电特性。而且,苝酰亚胺分子间具有很强的分子间相互作用,易形成不同的堆积模式。本论文通过共价键把两个bay区没有取代的PBI直接连在一起,通过调节N位上的取代基,调节分子与分子之间不同的堆积模式,进一步研究了不同堆积结构对光电性能的影响,并总结了结构与性能之间的关系及规律。1.合成了苝酰亚胺二联分子dPBI（1-1）并首次报道了单晶结构。通过选择不同溶剂和挥发速率,调控二维晶体的厚薄以及形状（菱形或六边形）,使用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对PBI二联分子的单晶表面形貌进行了表征。单晶结构分析表明,PBI单元的堆积方式有两种,一种是旋转柱状π-π堆积,另一种是离散滑移二聚体π-π堆积。旋转堆积的π-π柱状结构具有较高激发能,显示H聚集光谱特征;而离散滑移堆积的π-π二聚体具有较低激发能,显示J聚集光谱特征;这两种聚集结构具有独立的吸收和荧光性质。室温下,片状晶体的光致发光效率相对较低,仅为12%,而低温（80 K）下,其光致发光效率显著提高到90%。旋转和滑移堆积部分都能发荧光,在低温下它们之间的非辐射能量传递过程得到了抑制,从而保证了类激基缔合物的高效长寿命荧光。光谱和理论分析表明,H聚集比J聚集具有更高的激子能量。在室温下,H聚集向J-聚集的能量转移是允许的;但在低温下,能量转移受到抑制。受限的非辐射能量传递过程和低温下增强的Herzberg-Teller效应导致了高效率的长寿命类激基缔合物发射。这项工作表明,通过调节分子堆积模式可以有效调控固态发光行为,为获得高效固态发光材料提供了一个新的视角。2.合成了苝酰亚胺二联分子dPBI（1-2）和dPBI（2-2）,研究了取代基烷基链分叉结构对分子聚集行为的影响规律。通过紫外/可见光吸收光谱、荧光发射光谱、X射线衍射谱和显微镜照片对其进行研究,发现分子两端烷基链的分叉位置对分子聚集行为具有较大影响,当分叉位置远离PBI结构时分子之间易形成作用力更强、激发态能量更低的J聚集结构。研究结果显示,dPBI（1-2）分子的结晶性较好,作为电子受体分子应用于有机太阳电池器件中的效率较低,说明受体材料聚集结构的多样性不利于获得高效器件。3.合成了苝酰亚胺的缩环衍生物——苝内酰胺酰亚胺（P2B）,通过紫外/可见吸收光谱,~1H NMR谱图对其进行分析,表明只有在较高浓度的溶液中才有明显聚集,聚集驱动力远弱于PBI分子。进一步在P2B的bay区引入了溴原子,通过C-C偶联反应合成了P2B的二联结构,作为受体材料用于有机太阳电池,获得了比较高的效率（3.98%）。