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有机电光材料与无机材料相比具有带宽高，驱动电压低，易于与大规模集成电路集成等方面的优势，但有机材料要实现器件化的实际应用必须满足非线性光学系数大，响应速度快，介电常数低，易于分子设计加工等要求。目前，通过对有机二阶非线性光学发色团的简易设计合成与结构修饰，从而实现材料中发色团微观的非线性（分子的一阶超极化率β）高效地转化成宏观的电光系数(r33)仍然是当前极具挑战性的课题。
本工作主要涉及有机二阶非线性光学发色团的设计合成以及材料的制备等研究，旨在通过对发色团的简易合成与结构优化并通过简单的主客体掺杂制备出具有高电光系数的电光材料，研究结果概括如下:
1)通过18步反应合成了以苯胺衍生物为电子给体，3，4-二己氧基噻吩为共轭电子桥，三氰基吡咯啉(TCP)为电子受体的D-π-A结构的二阶非线性发色团FTC-TCP，并在发色团FTC-TCP的基础上引入了树枝状修饰基团3，5-二三氟甲基苄溴，合成出发色团FTC-TCP-CF31.4g。此发色团已被证明具有优异的综合性能，可用于进一步器件化研究。
2)以久洛尼定衍生物为给体，乙烯基为共轭电子桥，TCF为受体，通过缩合反应制备了给体具有刚性结构的发色团A。晶体结构解析，光物理性质等分析显示，具有刚性久洛尼定给体的发色团A能够有效地减弱发色团之间的偶极相互作用，防止形成反向平行排列的二聚体。材料的宏观电光系数测试说明了发色团A能够更有效地减弱发色团之间的偶极相互作用，提高发色团微观非线性向宏观电光系数的转换效率。
3)设计合成了三种含有相同的共轭结构但含有不同给体位阻修饰基团的发色团WJ5，WJ6和WJ7。晶体结构分析，光物理性质，密度泛函理论计算(DFT)，表面形貌分析等揭示了发色团的结构与性质之间的关系。在电光测试中，通过研究和探索极化条件，达到对发色团的位阻效应和分子可移动性在材料中的和谐与平衡，使发色团的微观非线性能够最有效地转化成材料的宏观电光系数r33值，WJ5/APC-2材料测得的电光系数高达266pm/V。
4)通过对发色团WJ6给体末端羟基的卤素取代反应，制备了分别含有F，Cl和Br的发色团WJ8，WJ9和WJ10，系统地研究了卤素对发色团结构性质以及材料非线性的影响。制备了主客体电光材料WJ8/APC，WJ9/APC和WJ10/APC，测得材料电光系数分别是120pm/V、46pm/V和211pm/V，这一结果正好与发色团的溶剂化负效应变化一致。
5)在分子内氢键和顺反异构等作用力的共同影响下，通过Vilsmeier甲酰化反应，制备了以二烯为电子桥的发色团WJ1和WJ2。垂直于共轭平面的噻吩环作为辅助给电子基团同时又能够起到位阻作用，拉大发色团之间的距离。光物理性质溶剂化效应，DFT计算等揭示了发色团不同的电子桥对分子内电荷转移以及非线性效应的影响。在电光系数测试中，主客体电光材料WJ1/APC在40wt％掺杂浓度下的电光系数高达337pm/V，而WJ2/APC和WJ9/APC的最大电光系数分别是98pm/V和62pm/V。WJ1/APC如此高的电光系数说明了发色团的结构优化在微观非线性向宏观电光活性转化中起到非常关键的作用。