三重态光敏剂在光催化、三重态-三重态湮灭上转换（TTA）等领域具有重要应用价值。常见的含重原子三重态光敏剂价格昂贵、合成难度大且稳定性较差,重原子的生物毒性也限制了其在生命领域的应用。因此,开发新型无重原子的三重态光敏剂至关重要。电子给体-电子受体的二元化合物可以通过自旋轨道电荷转移系间窜越（SOCT-ISC）产生三重态。这类分子结构简单、合成难度小,通过限位基团使分子采取正交构型,能够促进分子内电荷分离,进而提高系间窜越效率。因此,可以基于SOCT-ISC机理设计无重原子的三重态光敏剂。将共轭芳环结构引入有机发色团以增大分子内空间位阻,促使分子采取扭转的非平面构型,并通过扭转诱导自旋轨道耦合进而促进系间窜越。因此,通过对不同的发色团进行结构修饰以构建非平面分子,也可以设计新型无重原子的三重态光敏剂。基于上述两种结构调控系间窜越的设计策略,本文设计了两种具有特殊立体构型的三重态光敏剂分子。通过稳态/瞬态光谱、电化学、理论计算等方法对光敏剂的光物理性质,尤其是三重态性质,进行了详细的研究。1.Bodipy-苯乙炔基蒽二元化合物。以苯乙炔基蒽作为电子给体,以具有限位基团的四甲基Bodipy作为电子受体,合成了具有正交构型的BDP-An分子。在极性溶剂二氯甲烷中,其单线态氧量子产率高达95%。通过飞秒瞬态吸收光谱,证实了其SOCT-ISC机理,并测得其电荷分离时间常数为1.6 ps,而电荷复合,即系间窜越的时间常数为3.8ns。在纳秒瞬态吸收光谱中,能够同时观察到布居于Bodipy和苯乙炔基蒽的长寿命（?_T=108?s）三重态,这是首次基于SOCT-ISC机理实现的三重态能级平衡。此外,以BDP-An为三重态能量给体,苝作为三重态能量受体进行TTA上转换,其量子产率高达18.9%,并观察到了长达70.8?s的延迟荧光。2.氮杂[7]螺烯分子。通过向具有特殊螺旋结构的螺烯分子内引入杂原子,改变其分子结构,进而调节其光物理性质。以咔唑结构为基础,合成了氮杂[7]螺烯分子HEL。HEL的发光量子产率仅为18%,其单线态氧量子产率为35%。通过纳秒瞬态吸收光谱,能够观察到HEL分子宽谱带吸收的三重态ESA峰,其寿命长达40?s,长于平面构型的对照分子。通过飞秒瞬态吸收光谱观察到其系间窜越时间常数为1.1 ns。通过理论计算对其扭转构型进行了证实,同时表明S₁态T₄态能级接近,推测S₁态经由系间窜越首先产生了T₄态,进而经内转换产生了T₁态。