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与无机半导体材料及器件相比，有机/聚合物光电材料由于具有优异的光电性能，加上其成本低，分子结构设计多样性和可调控性，制作工艺简单，超薄，可制备大面积柔性器件等突出优点，在太阳能转化与存储、有机太阳能电池、有机发光二极管以及有机电子学等领域中表现出巨大的潜在应用价值，已经成为当今新能源和新材料研究领域里最富活力和生机的前沿之一。这些器件的性能大都是基于其中材料的光电转换性质，而这些光电转换性质又与材料激发态的性质及其动力学过程息息相关，密不可分。因此，器件的性能和材料激发态的性质及其动力学过程就具有内在的必然关联。研究和理解材料激发态的性质及其动力学过程，揭示不同结构等因素对激发态的性质及其动力学过程的影响，以及进一步对器件性能的影响，推动和建立它们之间的内在关联机制，就成为一个噬待解决的重大课题，这对于新型高效光电功能材料的设计和开发以及器件性能的提高都具有重大的理论指导意义和现实应用前景。
本文以几种典型和重要的，具有特定结构的有机/聚合物光电材料为模型化合物，借助先进的飞秒时间分辨瞬态吸收光谱技术，采用稳态光谱技术和电化学方法，结合理论方法，深入系统研究了它们的光物理性质及其激发态的(超快)动力学过程，重点揭示了不同的分子结构对材料激发态等性质和动力学过程的影响。在材料及器件内在机制的基础研究方面做出了积极有益的尝试和努力，并取得了一些重要的研究成果。
1.以低聚噻吩和苝四酰亚二胺两类重要的有机半导体材料为模型化合物，利用时间分辨瞬态吸收和荧光光谱技术，结合稳态吸收和荧光光谱技术，借助理论方法，系统研究了该有机小分子体系溶液中光致电子转移的超快动力学过程。实验发现，随着低聚噻吩尺寸的增加，电荷分离的速率提高了约3个数量级，电荷复合的速率提高了1个数量级。我们还详细揭示了该体系中光致电子转移的超快动力学过程的尺寸依赖性的内在机制。这一研究结果说明，在有机小分子体系中，改变电子给体的尺寸，可以有效改变光致电子转移的超快动力学过程。
2.以低聚三并噻吩和苝四酰亚二胺两类重要的有机半导体材料为模型化合物，利用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱技术，结合稳态吸收和荧光光谱技术，借助理论方法，系统研究了该聚合物体系溶液中光致电子转移的超快动力学过程。实验发现，随着低聚三并噻吩尺寸的增加，电荷分离的速率提高了7倍，电荷复合的速率提高了27倍。我们还详细揭示了该体系中光致电子转移的超快动力学过程的尺寸依赖性的内在机制。这一研究结果说明，在聚合物体系中，改变电子给体的尺寸，可以有效改变光致电子转移的超快动力学过程。
3.以三并噻吩和苝四酰亚二胺两类重要的有机半导体材料为模型化合物，利用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱技术，结合稳态吸收和荧光光谱技术，借助理论方法，系统研究了该有机小分子单体和聚合物体系溶液中光致电子转移的超快动力学过程。实验发现，聚合物中电荷分离和电荷复合的速率均约是有机小分子单体的2倍。我们还详细揭示了该有机小分子单体和聚合物体系中光致电子转移的超快动力学过程差异的内在机制。这一研究结果说明，电子耦合相互作用对聚合物体系中光致电子转移的超快动力学过程有重要影响。
4.以典型的具有激发态分子内质子转移过程的有机光电材料2-(2-羟基苯基)苯并噻唑为模型化合物，利用稳态吸收和荧光光谱技术，详细研究了该聚集体水分散体系中的荧光发射过程。实验发现，温度对该体系的荧光发射过程有着重要的调控作用。我们还进一步揭示了该聚集体水分散体系中荧光发射过程的温度依赖依赖性的内在机制。这一研究结果为今后新型温度荧光传感器的设计和应用提供了一个成功和有益的范例。