分子器件的研究是二十一世纪化学研究的重要领域之一,具有广阔的应用前景.该论文主要包括利用四硫富瓦烯特殊的电化学性质和螺吡喃特殊的光化学和光物理的性质,构筑新型原理型分子开关和逻辑器件.1.在四硫富瓦烯方面:首先设计、合成并表征了一系列含有四硫富瓦烯单元的D-A-D超分子,这些分子在溶液中的溶解性和稳定性逐渐增强,用时间分辨的吸收和荧光光谱详细地研究了它们在激发态下发生分子内的光诱导的电子转移过程,表征了其相应的光诱导的电子转移特性.其次,设计、合成并表征了两个不同的环轴烃超分子,研究发现它们能形成稳定的LB膜,通过化学或电化学的方法分别在微观和宏观的角度实现了在固态对环在两个给体位置移动速度地可逆控制.2.在螺吡喃方面:利用螺吡喃特殊的光化学和光物理的性质,在光诱导的电子、能量和质子转移等三个方面作了一系列的潜在的研究.在电子转移方面,首次发现螺吡喃在其开关环反应并与金属离子络合和解络合的可逆过程中,伴随显著的氧化还原性质的变化.3.最后,在螺吡喃分子原有的三种状态的基础上发现了其第四种状态—阳离子状态,在紫外光,金属离子和可见光的作用下实现了对它们的吸收光谱的可逆调控,构建了第一个以螺吡喃分子为基础"mono-molecular half-adder".该论文是在比较全面的文献调研基础上,立足于科学的前沿,努力抓住该领域科学研究的良好契机,旧题新作,希望做出了一些属于自己的创新性的科研结果,为进一步的科学研究提供基础性的依据和数据.