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光致变色化合物在发生光致异构化反应过程中，不仅吸收光谱发生显著变化，而且其它光化学及光物理性能也发生改变，如：光折指数，电折常数，氧化-还原电位，及其几何结构等。这些分子性能的变化可应用于制备各种光子学器件，如：光信息存储，分子开关，多彩色显色器，光驱动分子机器等。
第一章综述了有机光致变色化合物的研究进展并提出了课题。
第二章具有较大的双光子吸收截面或较强的双光子荧光的光致变色材料可以应用于双光子三维光存储中。从化合物结构上看，具有大的共轭结构的化合物通常双光子性能较好。另外多噻吩环化合物由于其在光电二极管、场效应、光电电池、分子纳米导线等方面的应用也备受关注。本章中，通过Suzuki偶联法成功合成了一系列新型的含二芳乙烯的对称和不对称的光致变色多噻吩环的二芳乙烯衍生物。这些多噻吩环的二芳乙烯衍生物都有很好的光致变色性能，很好的热稳定性和抗疲劳性以及在常规溶剂有很好的溶解性。可以作为荧光开关和光输入氧化电位输出的分子开关。同时合成的部分多噻吩环的光致变色化合物具有很好双光子性能。
第三章除具有大的共轭结构的化合物外，D-π-D或者D-π-A的分子结构同样有利于双光子性能的提高。咔唑基团是一类很强的蓝色荧光基团，也是较好的给电子基团，即D-型基团，因此设计合成了双边二噻吩乙烯桥咔唑光致变色化合物(C-BTE-C)与单边二噻吩乙烯桥咔唑光致变色化合物(C-BTE)，研究了光致变色性能和电化学性能，并测得了不同激光波长下的C-BTE和C-BTE-C开关环状态的双光子吸收截面TPA。
第四章分子自组装可以构建新型的，结构多样的功能材料。本章中二芳乙烯吡啶和带羧基的四硫富瓦烯通过分子间氢键自组装得到了一个新型的光控超分子开关。吡啶和羧基之间的氢键通过FT-IR，XPS，1H NMR和理论计算得以证明。超分子自组装体系BTEPy·2TTF和其在四氢呋喃水体系中的超细颗粒(in THF：water=1：100)都显示了良好的光致变色性能。UV/Vis作为输入信号电化学氧化峰作为输出信号，从而构成了一个超分子光开关。
第五章将α-环糊精组装到化合物二噻吩乙烯桥偶氮苯上得到了一个光驱动的类轮烷类分子机器BTE-(AZO)2-(CyD)2。研究了其光致变色性能，发现α-环糊精组装后的超分子体的光致变色性能变差。并且研究了BTE-(AZO)2-(CyD)2在365nm和460nm的光照射下的诱导圆二色和变温圆二色的信号的变化。
第六章其它工作：拟设计合成一个一端硼酸基团可以识别葡萄糖，另一端吡啶基团可以识别Zn2+的具有双识别功能的基于二芳乙烯的光致变色化合物；拟设计合成含联吡啶的二芳乙烯光致变色聚合物；拟设计合成含四硫富瓦烯的二芳乙烯光致变色化合物；拟设计合成含离子识别基团的二芳乙烯光致变色化合物。第七章结论