水溶性共轭材料因其优异的光电性能和水溶性的特点,被广泛应用于生物传感、细胞成像、疾病诊疗、药物释放、光动力治疗、器件制备和超分子自组装研究等各个方面。本论文针对水溶性共轭材料在生物成像和超分子自组装方面的应用需求做了以下研究:1.针对水溶性共轭材料在生物成像应用方面的一些不足,如聚集荧光猝灭、吸收/发射波长偏短等缺陷,设计了基于四苯甲烷、芴、双键、对二甲苯二聚体的多支化结构水溶性共轭材料,引入窄带隙基团苯并噻二唑使光谱红移,并做了初步的合成,为后续的实验奠定了基础。2.通过引入间位取代的苯环结构,合成折线形水溶性共轭聚苯撑乙炔M1’和M2’,研究溶剂效应和分子结构对其自组装构象的影响。M1’和M2’都表现出溶剂效应导致的螺旋构象变化。在M1’中引入窄带隙的苯并噻二唑基团得到M2’,虽然苯并噻二唑体积比苯环大,刚性更强,但对螺旋构象影响很小,导致聚苯撑乙炔单元和苯并噻二唑单元之间发生更高效的分子内荧光共振能量转移过程,M1’的发射光谱从蓝光变为黄光。同时,用M2’和多壁碳纳米管制备复合物,在良性溶剂甲醇中,聚合物单层螺旋包覆在碳纳米管上,复合物分散性较好。这可能是由于间位取代的苯环结构和碳碳三键的旋转导致主链构象自由度增大,并且共轭主链和碳纳米管之间的π-π作用,使聚合物容易缠绕在碳纳米管表面;此外,阳离子基团除了可以增加水溶性外,由于电荷排斥作用,更利于碳纳米管在溶剂中分散。