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众所周知,Lippert-Mataga方程被广泛地应用于描述荧光探针分子的溶剂变色效应,此方程主要是以点-偶极近似模型为基础,描述溶质分子与溶剂分子之间的相互作用,而溶质分子基态偶极矩与最低激发态偶极矩间存在差距也被认为是设计极性敏感探针分子的基本要求。然而近期在研究一些偶极矩差值几乎为零的中心对称性探针分子时,发现此类分子仍然有着明显的溶剂变色现象。因此,使用Lippert-Mataga方程去描述此类分子的溶剂变色现象显然是不合理的,有必要寻找一种新的方法来重新定性地评估分子的溶剂变色能力。本论文基于分子表面静电势提出了一种新型的态指定静电势描述符(SSD)来评估香豆素C153和中心对称性分子DCB-1d的溶剂变色能力,通过与实验提供的溶剂变色范围数值以及TD-DFT的计算值相比,发现SSD可以成功地解释C153和DCB-1d分子的溶剂变色现象。此外,选取了另外十三种具有典型溶剂变色现象的分子为测试对象,以它们的吸收或发射光谱为基准,使用SSD对其溶剂变色能力进行评估,结果发现SSD与分子发射光谱的溶剂变色有良好的线性关系。与此同时,运用非平衡态隐式溶剂化模型计算了香豆素C153与中心对称性分子DCB-1d在不同溶剂中的内重组能和溶剂化能,并根据重组能成功评估了这两种分子的光谱展宽宽度。具体内容如下:第一章简要介绍了荧光探针分子的用途,引出了荧光探针由于自身分子体系的特性,在生物、材料、环境等领域所占据的重要地位,重点介绍了极性敏感探针分子,同时对探针分子在极性不同的溶剂中发生溶剂变色的原理及其研究进展进行了详细描述;因为分子光谱可以通过展宽宽度、Stokes位移等来反映分子激发态和基态结构变化差异以及相互作用强弱,所以对这些光谱展宽宽度、内重组能和溶剂化重组能也进行了简要介绍。第二章对本论文研究工作所用的基础理论进行了介绍,对评估极性敏感探针分子溶剂化变色的基础——Lippert-Mataga方程的原理进行了简要概述;介绍了研究溶剂效应时使用的基础模型:非平衡态溶剂化模型;介绍了态指定溶剂化效应,对静电势描述符的概念、原理以及描述符的各种形式也进行了简单介绍。第三章针对Lippert-Mataga方程的不足,着重介绍了新型态指定静电势分子描述符(SSD)的基本原理,在Politzer研发的静电势描述符的启发下,结合经典溶剂反应场理论,发展了一种新型的指定状态下的静电势描述符(SSD),用以评估探针分子的溶剂化变色。采用香豆素C153和中心对称性分子DCB-1d为研究对象,研究其在不同极性溶剂下的溶剂变色现象和光谱,证实了新型态指定静电势描述符(SSD)可以用于评估电子光谱的溶剂变色现象,并且计算了它们在吸收和发射光谱中的偶极矩变化和平均静电势偏差(Π),将这三种方法的计算结果分别与实验值进行对比,计算表明SSD方法可以更好地解释探针分子香豆素C153和中心对称分子DCB-1d的溶剂变色现象。为验证SSD对分子溶剂变色现象评估是否具有普适性,又另外选用了十三种极性敏感探针作为研究对象,使用SSD对其溶剂变色效应进行评估,发现SSD和探针分子发射光谱溶剂变色能力有着良好线性关系,说明SSD可以正确地描述探针分子在吸收和发射过程中的溶剂变色现象。第四章主要以香豆素C153和中心对称分子DCB-1d为研究对象,基于正则分析模式、四点法、非平衡态隐式溶剂化模型、以及改进后的Marcus展宽公式,对C153和DCB-1d在不同溶剂中的内重组能、溶剂化重组能,吸收、发射光谱展宽进行了详细计算,并对两种分子在不同溶剂中的内重组能、溶剂化能以及光谱展宽的计算结果进行了分析与讨论。