利用一步酯化法并进一步通过重结晶纯化法成功地合成了含螺吡喃基团的丁二炔衍生物, 并对其进行了1H NMR、质谱、元素分析、DSC、TGA和红外表征。测试结果表明, 样品的熔点为55 ℃, 具有较好的热稳定性, 直到282 ℃才开始分解。接着对样品进行了光学测试, 紫外光谱表明, 经254 nm紫外光照射后, 其最大吸收峰大约位于564 nm。荧光光谱表明, 其最大荧光发射波长位于大约650 nm。化合物膜的耐疲劳测试表明, 样品具有很好的耐疲劳性。

螺吡喃聚合物薄膜在短波辐照后的曝光灵敏度和偏振敏感性均得到显著提升.基于这一特性, 在线偏振的蓝紫光(405 nm)伴随下, 用两束耦合的绿光(532 nm)以s-p的记录模式在螺吡喃掺杂的PMMA聚合物薄膜上构建全息光栅, 并通过低功率红光(632.8 nm)进行探测.在405 nm和532 nm 双光子共同作用下, 衍射效率动力学特性强烈依赖于辅助光功率.研究发现, 405 nm激光辐照产生了两种作用：一方面为记录光提供了可取向的部花青分子;另一方面, 扰乱了532 nm激光形成的折射率光栅并降低了部花青分子的转化活性.考虑到光栅随机光场区的部花青分子聚集体的存在, 本文建立了包含衍射效率与各分子光响应速率关系的理论模型.实验数据与拟合结果精准吻合, 有效地解释了偏振全息记录中螺吡喃与部花青分子相互转化的微观机制.

螺吡喃分子有两种同分异构体, 一种是无色闭环的螺吡喃结构, 另一种是有色开环的部化青结构。在螺吡喃分子上共轭桥连荧光素基团, 构成一种双官能团融合分子, 可以加强螺吡喃分子的荧光发射。这种分子可以形成很多构型构像, 而只有两者完全共轭连接的构型构像才能增加分子的荧光强度。为了证明这种完全共轭构型构像的存在, 本文利用时间分辨超快光谱技术来研究这种双官能团融合分子的性质。通过测试其瞬态吸收光谱以及稳态荧光的激发谱, 发现在这种融合分子中, 荧光素基团对螺吡喃的荧光起到了一定的增强作用, 说明在这种融合分子中存在这种双官能团完全共轭的构型构像。

合成并表征了1-羟乙基-3,3-二甲基-6′,8′-二叔丁基吲哚啉苯并螺吡喃配体1及其衍生物配体2。 由于苯并螺吡喃6′,8′-二叔丁基斥电子基团的电子效应, 开环体部花菁酚氧负离子上的负电荷难以分散, 使其结构不稳定, 配体1在紫外光照射下不直接开环, 只有在极性较强的甲醇溶剂中受适当金属离子诱导才能形成有色开环体部花菁结构形式。 配体1能较好地选择识别Hg2+, Cr3+和Ag+。 当其相互作用时, 不但紫外可见光谱及荧光光谱有明显“turn-on”变化, 而且体系颜色明显地由无色变成黄色, 目视识别效果直观明显。 其他金属离子的存在对Ag+, Cr3+和Hg2+的识别几乎没有干扰。 配体1与Ag+, Cr3+和Hg2+络合的化学计量比均为1∶1, 检出限分别是: 7.435 8×10-6, 6.126 8×10-6, 3.452 4×10-6 mol·L-1。 通过配体2进一步证明了配体1和金属离子识别的结合模式。 即螺吡喃结构中N1位取代侧链上的羟基, 和其开环体酚氧负离子相互协调并与金属离子结合。

测量了螺吡喃1＇,3＇,3＇-trimethylindolino-6-nitrospirobenzopyran(6-nitroBIPS)掺杂聚苯乙烯薄膜在紫外光抽运前后的吸收光谱,利用其吸收光谱的显著改变,对590 nm探测光的全光调制特性进行了研究.对调制随染料掺杂浓度和紫外光激发能量的依赖性进行了测量,理论模拟得出其光化学反应量子效率为0.24和螺吡喃光化学产物光半花菁在590 nm处的摩尔吸收系数为2.0×104 Lmol-1cm-1.被调制信号的前沿和后沿时间常数分别约为131 ns和18 μs.

对紫外单光子激发的光活性螺吡喃薄膜样品作红外双光子激发的荧光探测研究,从中获得了关于信息的写入和读出中的一些有用信息。