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本文的主要内容主要包括对以下四个多发色团体系的理论研究与光谱研究:(1)偶极发色团的多支化体系;(2)四极发色团的多支化体系;(3)在BODIPY取代苯的二体体系;(4)树枝状大分子体系.实验与理论模拟得到的光谱包括:紫外可见吸收光谱、荧光光谱、荧光各向异性谱、双光子吸收光谱.主要研究工作有:
(1)利用Frenkel激子理论为具有偶极生色团的多支化分子体系建立了支-支之间的相互作用模型，并描述了结构与光谱的关系.发现了从光子吸收到分子发荧光这一过程中“激发态的局域化”现象:分子被激发时，激发能离域在多个相互耦合的发色团之间.而当分子到达S1态发射荧光时，激发态的分布已局域于单一的发色团之上.这一结论得到了实验荧光光谱的支持.
(2)在具有四极发色团的超支化分子体系中，开展了与偶极发色团多支化体系类似的研究.发现了类似的“激发态的局域化”现象.发现四极发色团较偶极发色团复杂，有两个ICT态.能量较低的ICT态有强的单光子吸收活性，而能量较高的ICT态单光子吸收活性低而双光子吸收活性高.通过对这一系列四极发色团多支化分子的荧光各项异性以及双光子吸收光谱，获得了这个单光子吸收禁阻的高能量ICT态激发能以及振动结构的详细信息.同时还考察了多支化结构对双光子吸收的促进作用，以及多支化中心电子给体的桥连基团对双光子吸收性质的影响.
(3)在BODIPY取代苯的二体体系中，发色团之间的电荷离域现象显著，Frenkel激子的模型不再能准确描述发色团之间的耦合，因此对其耦合重新建模研究.发现在这一体系，激发态不一定能够发生前面所述的“激发态局域”.结合单分子光谱，定量分别计算和测量了局域发射的荧光与离域发射的荧光.还对这一类分子体系进行了详细的建模.
(4)以树枝状大分子体系T1-T4为例，介绍了前面所述的光谱原理与激发态动力学模型在该类分子体系中的应用。研究发现该类分子有以下特点:(a)增加一代相同分支，可以使分子通过外层的分支吸收能量更高的光子;而在低的吸收带，光谱宽度与位置不变，但是吸收强度增加;(b)分支上共轭长度的增加会增强电子激发态的离域性，同时也降低该激发态的激发能，光谱有明显的展宽与红移;(c)分子内能量转移与激发态的局域化使得分子吸收光与所发射荧光的偏振有着显著的不同;(d)分布于分子外侧空间中众多的分支发色团之间的协同作用，对树枝状大分子巨大的双光子吸收活性有着重要的贡献.