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本文围绕小分子诱导形成环糊精纳米管的超分子组装和取代3H-吲哚修饰的环糊精衍生物作为超分子器件在分子识别和能量传递方面开展了以下工作：
1.为了探求小分子诱导环糊精纳米管的形成规律，我们较为系统地研究了所筛选的荧光小分子与环糊精的相互作用。在本课题组原有工作的基础上，本论文又找到了2个能诱导环糊精形成纳米管的荧光小分子，4,4-Bis(2-benzoxazolyl)stilbene(BOS)和N，N-Diphenylbenzidine(DPB)。同时，对2-phenyl-5-(4-diphenylyl)1,3,4-oxadiazole(PBD)和2,5-Bis(5-tert-butyl-2-benzoxazoyl)thiophene(BBOT)分子与环糊精的相互作用作了更为深入的探讨。我们系统地考察了溶液的pH值和温度对这类纳米管稳定性的影响。结果表明当溶液的pH值大于环糊精的pKa值时，环糊精的羟基去质子化成为氧负离子，从而使得相邻环糊精分子之间不能形成氢键，导致纳米管结构瓦解。高温也不利于这类纳米管的形成，当温度高于50℃时纳米管会瓦解。对于溶液出现浑浊的体系，我们还做了浑浊度对荧光各向异性值的校正工作。除了常用的紫外吸收光谱、稳态荧光光谱、稳态荧光各向异性等实验方法，我们还建立了新的实验方法来进一步研究和表征环糊精纳米管的形成，如动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、荧光显微镜和时间分辨荧光等等。
2.我们观察到环糊精纳米管的二次组装现象并由此提出一种新型的环糊精纳米管聚集机理。对于PBD(1×10-5M)-β-CD(10mM)体系，通过荧光显微镜和透射电镜我们观察到微米级环糊精纳米管聚集体的表观形貌。高分辨透射电镜的结果进一步表明该聚集体实际上是由成千上万根纳米级的小管经过有序的二次组装形成。根据动态光散射和密度测定的实验结果，针对PBD分子诱导β-CD纳米管二次组装体的形成，我们提出了一种新型的环糊精纳米管聚集机理，即溶液中包合有PBD分子的实心β-CD纳米管形成后，它们起着“晶核”的作用能进一步诱导更多的没有包合PBD分子的空心β-CD纳米管形成并富集。此β-CD纳米管二次组装体的生成模式可能类似于环糊精水合物和某些包合物晶体结构中管道型的生长模式。
3.研究6-脱氧-(2-[(对-氨基)苯基]-3,3-二甲基-5-羧基-3H-吲哚)-β-CD作为超分子器件在分子识别方面的功能。我们用圆二色谱、时间分辨荧光分析了该化合物在水溶液中的稳定构象。结果表明它以杯盖型而并非常见的自包合构象存在。这一结论与本课题组成员用化学力学和化学动力学计算模拟得到的结论非常一致。在分析该化合物和10个常见客体小分子的识别作用时发现它的识别现象不同与传统的基于修饰环糊精衍生物的分子传感器。这一结果表明杯盖型构象的修饰环糊精衍生物作为一类新型分子传感器的可适用性。
4.研究6-脱氧-(2-[(对-氨基)苯基]-3,3-二甲基-5-羧基-3H-吲哚)-β-CD作为超分子器件在能量传递方面的功能。我们探讨了该化合物与萘以及它的两个衍生物之间的相互作用。结果表明萘以及它的两个衍生物作为能量给体，该化合物的取代3H-吲哚基团作为能量受体它们之间有明显的能量转移发生。能量转移主要以两种方式发生：其一是自由给体分子和受体分子之间的动态淬灭过程；其二是包合于该化合物β-CD空腔内的给体分子和该化合物β-CD空腔边缘取代3H-吲哚基团受体之间的静态淬灭过程。后一种方式的能量转移效率较高，从而说明它们之间包合物的形成能大大提高该体系的能量转移效率。