双光子吸收过程诱导的光物理和光化学反应有着区别于单光子的本质特征,使得具有强双光子吸收材料的光物理和光化学过程在诸多方面有很好的应用前景。它是长波吸收短波发射,吸收过程有着高度的空间选择性和高穿透性。由此发展而来的双光子荧光显微镜为生命科学研究做出了重要的贡献。采用近红外的飞秒激光作为激发光源在双光子荧光显微成像时不仅具有高的穿透深度而且可有效的避免生物体系的紫外可见光损伤。但双光子荧光探针研究的相对缓慢因而限制了双光子荧光显微成像的发展,因此设计、合成大的双光子吸收截面以及优良的生物相容性的双光子荧光探针显得极为迫切。本文主要设计、合成了五种双光子DNA荧光探针,对它们进行了一系列的光学表征,并研究了它们与ctDNA相互作用后的线性及非线性光学性质。本论文的主要内容和结果如下:1、设计、合成了五个具有双光子性能的系列杂环类衍生物。主要使用缩合和Wittig反应合成这些探针分子。利用核磁共振光谱,红外光谱等鉴定了物质的结构。2、利用紫外光谱仪和荧光光谱仪分别测定其在五种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱和荧光光谱,并研究了pH值的变化对其线性光谱的影响,用飞秒激光器测其双光子吸收,同时利用参比法测定材料的吸收截面。详细的讨论了不同极性的溶剂对所合成材料的紫外光谱、单光子荧光光谱、双光子荧光光谱以及量子产率和吸收截面的影响。pH值对探针分子1、2、3、4来说的影响较为明显,但对于属于盐的探针分子5的影响不大。3、详细研究了探针分子与ctDNA相互作用的紫外吸收光谱、单光子荧光光谱和双光子荧光光谱性质。通过增加ctDNA的浓度,讨论了它们的线性及非线性光谱谱图的变化,探针分子的结构决定着其与ctDNA的结合能力