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21世纪是信息化、数字化的时代。信息存储材料和技术在社会生活中扮演越来越重要的角色。作为适应于信息技术发展要求的存储介质，必须具备超高存储密度、超快的读写速率及长久的存储寿命等特点。本论文从分子设计和组装的角度出发，在光电信息材料方面开展了以下工作：
1.结合双组分和单组分电子给体-受体材料的优势，设计合成了一种非共平面有机分子CPMAB。它是由两个分别充当电子给体和电子受体的相对独立的平面通过桥键连接成的非共平面构型化合物。通过非共平面的构型，有效地抑制分子内的电荷转移；同时推动分子间的电场作用下的电荷转移，有利于电荷分离态的稳定。通过真空蒸镀的方法，得到了这种有机分子的晶态薄膜。实验证实，这种薄膜拥有良好的电学双稳态特性、高的开关比，而且高电导态在较长的时间响应中保持稳定。成功地在有机薄膜上用STM实现了纳米尺度信息点的记录，同时对存储机制进行了讨论。进一步设计类似CPMAB的非共平面电子给受体系，并通过对分子桥链长度和刚性的调控，将为发展新型功能有机分子和纳米/分子器件提供有益的启示。
2.探讨了非共平面构型有机分子CPMAB和共平面构型的CEAB分子在254nm紫外辐照前后的吸收光谱和荧光光谱的变化，并发现光谱发生显著变化的原因是微量质子的参与。正是由于质子的参与，使得偶氮苯衍生物分子原本极为微弱的荧光得到了加强，实现了在室温下的荧光强度调控。进一步考察了分子构型对于荧光强度的影响。通过对不同浓度溶液的荧光光谱测试，发现非共平面构型的分子CPMAB在浓度较高时仍然保持较高的荧光强度，而平面构型有机分子CEAB的荧光受浓度淬灭影响很大。基于以上实验，通过质子的引入和分子构型的优化，实现了CPMAB分子在固态膜中高分辨荧光读取，使之适用于光学信息存储。
3.通过相转移催化，成功地在碳纳米管表面共价修饰了带巯基的有机分子。随后，用两种方法实现了金纳米颗粒在功能化的碳纳米管管壁的自组装，构造了碳纳米管和金纳米粒子的复合物，并对这种复合材料的电学性能进行了探讨。
4.通过对萤火虫发光器反射层的细致观察，发现它是由直径较均一的球形颗粒堆砌而成。受萤火虫这种生物结构和功能的启迪，制备了一系列不同粒径的聚合物乳胶小球，组装得到固态薄膜。在相同薄膜厚度的前提下，与萤火虫反射层颗粒相近尺度的乳胶颗粒可以组装得到宽波长、高反射率的漫反射薄膜，在新型光电器件中有良好的应用前景。