自从上世纪70年代发现聚乙炔的金属导电性以来，由于π共轭导电高分子具有如高电导率、出色的非线性光学响应和光致荧光等许多有趣的性质，越来越多地被人们所重视。 另一方面，在过去的二十多年里，人们对信息存储材料的研制和应用给予了极大的关注和投入，特别在光存储材料方面尤为突出。据报道，偶氮苯及其衍生物(ABD)存在两种可逆的转变过程。一种是光化学顺反异构，另一种是电化学氧化还原过程。通过结合这两个过程，热稳定的氢化偶氮苯或其衍生物(HABD，-NH-NH-)能够被用作存储态来代替热不稳定的顺式态。而且，通过用与扫描隧道电镜相类似的技术进行电写入，相应膜的存储密度理论上将从纯顺反异构的108bit·cm-2提高到1013bit·cm-2(相当于1张5英寸的光盘能容纳300TB的数据)。 结合上述偶氮衍生物可在三态间进行光电转变的性质以及导电聚合物介质的优良导电性质，偶氮功能化导电高分子有望被开发出超高密度信息存储物质。本论文从理论和试验两方面对偶氮功能化导电高分子进行了研究。 1.本论文用含有B3LYP杂化交换相关泛函的TDDFT方法，从理论上研究了偶氮吡咯和偶氮噻吩从单体到齐聚物的结构参数和电子属性。通过分析电荷分布，发现偶氮基团插入聚吡咯和聚噻吩的主链后，将形成电子的给体-受体结构，这有利于能隙的降低。从键参数入手，发现偶氮吡咯和偶氮噻吩体系的电子云处于强离域状态，从另一角度解释了其具有窄能隙的原因。用外推法得到了a、b两构象聚偶氮吡咯和a、b两构象聚偶氮噻吩的能隙分别为1.12eV、1.26eV、0.98eV和1.03eV。其中，聚偶氮吡咯的能隙与前人实验报道的约1.0eV相一致，并预测聚偶氮噻吩的能隙将比聚偶氮吡咯的能隙更低。这些聚合物将在高非线性光学材料、红外区域发光二极管和有机导体等领域有很大的应用潜力。由于偶氮基团的引入，在外界光或热的激发下偶氮基团会出现顺反可逆的异构化现象，在导电高分子的主链上就出现了许多“分子开关”。因此，聚偶氮类五元杂环聚合物作为一种潜在的分子逻辑器件的基质将有相当大的应用前景。本论文还第一次指出偶氮五元芳杂环体系有两种较稳定的反式偶氮构象，并通过HF能量和红外光谱的比较指出了其a构象是最稳定的构象。理想情况下，在无限长的聚偶氮吡咯和聚偶氮噻吩链中大部分的构象将是a构象。另外，本论文还第一次模拟了偶氮吡咯体系的红外光谱，与已报道实验光谱相一致。并预测了新化合物偶氮噻吩体系从单体到四聚体的红外光谱，这对其以后的合成和表征将会有指导作用。2.在试验方面，本论文通过自组装过程成功合成了聚吡咯纳米管。无模板地用化学或电化学方法制备导电聚吡咯比传统的模板法更简单易行。在研究过程中，首次发现使用非常低廉的甲基橙作为掺杂剂，在吡咯聚合的同时，通过自组装的效应可以无模板地制备导电聚吡咯纳米管，并对所成聚吡咯管形貌受聚合条件的影响进行了研究，这些影响因素分别为选取化学或电化学的聚合方法、掺杂剂的化学结构、甲基橙的临界胶束浓度(CMC)、工作电极(电极材料和表面粗糙程度)和电化学聚合时间。对导电聚吡咯管状形貌的形成机理本章也进行了深入地讨论。在无模板法合成中，作为掺杂作用的表面活性剂的平面效应被首次提出。通过表面增强拉曼(SERS)、傅立叶红外(FT-IR)和紫外可见光谱对聚吡咯纳米管的化学结构进行了表征。对导电率和热稳定性也进行了测定。此外，结合偶氮衍生物可在三态间进行光电转变的性质以及聚吡咯介质的导电性质，单根导电聚吡咯纳米管就有希望被研制成为光电信息存储器件。因此，本章也对PPy-(methylorange)纳米管的光电化学信息存储的过程方法进行了设计。