分子光开关在信息技术、生物领域以及分子设备中具有非常重要的地位和应用价值。而偶氮苯分子以其特殊的光化学物理性质，例如顺式-反式光致异构化以及双稳态的结构，在分子光开关中得到了广泛的应用。然而，大多数偶氮苯分子光开关需紫外光照方能进行光致异构化反应，但是，紫外光会伤害生物细胞，且在细胞组织中的穿透能力较差。因此，设计可见光控偶氮苯分子光开关显得极其重要。对平面反式偶氮苯分子的理论研究表明，第一激发态n→π木跃迁的最大吸收波长在可见光区域，但是由于n→π*跃迁对称禁阻，吸收峰难以检测。Beharry等人在偶氮苯分子的四个邻位引入甲氧基，实现了可见光控制的顺反异构转变。受他们工作的启发，本论文首先遴选偶氮苯类化合物的理论计算方法，然后，对偶氮苯分子进行模型化研究。在此基础上，设计了一系列邻位四取代的含氮取代基的偶氮苯分子光开关，并研究了它们的基态性质和电子光谱。通过理论计算，对可见光控制的偶氮苯分子光开关的设计策略/规律总结如下:　　(1)当反式偶氮苯分子平面结构被破坏，可见光区域内的n→π水跃迁由对称性禁阻转变成对称性允许。因此，通过在偶氮苯分子的四个邻位引入大位阻取代基的方法，破坏反式偶氮苯分子的平面性，可增大在可见光区域内的吸光度。　　(2)在邻位引入具有给电子性质的取代基（例如含氮、氧、硫的取代基）可使吸收波长红移，增大顺式-反式异构体可见光区吸收峰之间的相对位移，以增加顺-反异构的转换率。　　理论设计的新型偶氮苯分子光开关遵循上述规律，n-π*吸收带均处于可见光区域内(420 nm～530 nm)，具有较强的振子强度以及较大的顺式-反式吸收峰的相对位移，这些偶氮苯分子化合物可作为理想的分子光开关应用于生物体系中。因此，借助于量子化学技术，可在分子水平上研究、预测分子的结构和性质，为实验提供理论依据，从而设计有效的分子器件（例如分子光开关）。