生命体是由大量有机排列的分子组成的，其结构不仅与分子的位置分布有关，还与分子的排列方式和空间取向有关。偏振荧光显微成像技术利用荧光的偏振特性，能够对生物结构的分子取向进行观测和成像，进而从分子层面揭示生命活动的功能和代谢信息，有力推动了生物医学相关领域的研究和发展。本文从偏振荧光成像原理出发，对目前存在的多种偏振荧光显微成像技术进行原理介绍和现状分析，列举了其在生物医学领域的相关应用，讨论了其发展趋势及前景，旨在为该领域的科研人员了解偏振荧光显微成像技术提供参考。

分析了向列相液晶中的光致非线性效应。在此基础上, 基于液晶显示器工作原理设计了光控光器件。提出简化模型并利用琼斯矩阵给出光在该模型中的传输理论; 引入斜入射的控制光束代替外加电压来调控液晶盒中分子的排列, 实现对出射信号光的位相和光强的光-光调控; 利用5CB液晶的温度特性分析环境温度对光-光调控的影响。理论分析表明: 出射光位相差随控制光光强的增加而单调递增, 出射光光强随控制光光强的增加而周期性震荡; 当控制光光强在0.5(MW·m-2)到1.1(MW·m-2)变化时, 可以实现对输出信号光强度的线性调控; 当控制光光强取固定值时, 出射光光强随温度的升高而周期性震荡。该发现为实现光控光器件提供可行方案。

有机发光二极管(OLED)器件性能的提高一直是有机电致发光领域备受关注的研究课题之一, 通过优化OLED器件中的载流子平衡是提高OLED器件性能的一个非常重要的手段。但是, 调控空穴传输层或电子传输层中的分子取向, 从而优化器件中的载流子平衡未被关注。本文通过对空穴传输层进行不同温度的退火处理来改变空穴传输层中的分子取向, 研究分子取向对其空穴迁移率和OLED器件性能的影响。研究发现, 退火温度的升高使得空穴传输层中具有垂直取向的分子的比例增加, 促进了空穴迁移率的提高。当把具有不同分子取向的空穴传输层应用于OLED器件时, 可以清楚地观察到载流子平衡因子对器件性能的影响。

相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)和四阶相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)已经广泛应用于分子的光谱特性、 肿瘤细胞的结构及分子反应动力学等问题的研究。 对这种复杂的高阶非线性光谱进行定量分析所面临的主要难题是高阶非线性光学过程中分子微观极化率张量元数量众多, 关系复杂。 在前期报道的C∞v对称性分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元简化方案的基础上, 对分子对称性更加复杂的C3v对称性的分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元进行简化, 为定量分析C3v对称性分子基团的CARS和CAHRS光谱信息提供必要的理论基础。 首先将CARS微观极化率张量元βi′j′k′l′表示为拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积, CAHRS微观极化率张量元βi′j′k′l′m′表示为超拉曼微观极化率张量元微分β′i′j′k′和拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积。 用α′i′j′和β′i′j′k′之间的比值关系简化βi′j′k′l′和βi′j′k′l′m′之间比值。 对于C3v对称类型分子基团的对称振动模式A1, 9个非零且3个独立的CARS微观极化率张量元可以用α′i′j′之间的1个比值参数RRSS进行描述, 21个非零且6个独立的CAHRS微观极化率张量元可以用α′i′j′之间及β′i′j′k′之间的3个比值参数RRSS, RHRSS, 1和RHRSS, 2进行描述。 然后利用键极化加和模型方法, 通过计算C3v对称性分子基团中的各个单键与单键之间的耦合关系, 得到C3v对称性分子基团的对称伸缩振动模式A1所对应的所有超拉曼微观极化率张量元微分β′i′j′k′分量的比值, 结合文献中给出的拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′分量的比值, 进一步简化C3v对称性分子基团CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系。 从这些简化了的CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系, 可以进一步简化CARS和CAHRS信号及广义取向泛函RIJK(θ)的表达式, 得到RIJK(θ)随界面分子基团取向角度θ的变化规律。 此外, 也详细推导了C3v对称性分子基团对射式实验构型CAHRS过程的强度因子dIJK、 广义取向泛函RIJK(θ)及广义取向参数c2和c4的表达式, 为定量分析界面分子取向信息奠定了理论基础。

相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)和四阶相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)广泛应用于分子界面和生物膜表面的研究。 然而, 高阶非线性光学过程中分子微观极化率张量元数量众多, 关系复杂, 使研究者对CARS和CAHRS很难进行定量分析。 采取以下方案对属于C∞v对称性的分子基团的CARS和CAHRS的微观极化率张量元进行简化。 首先将CARS微观极化率张量元βi′j′k′l′表示成拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积, CAHRS微观极化率张量元βi′j′k′l′m′表示成超拉曼微观极化率张量元微分β′i′j′k′和拉曼微观极化率张量元微分α′i′j′的乘积, 再利用α′i′j′之间的比值及β′i′j′k′之间的比值得到βi′j′k′l′和βi′j′k′l′m′之间的比值。 使用这些CARS和CAHRS微观极化率张量元之间的关系, 能够得到CARS和CAHRS光谱的广义取向泛函及其广义取向参数, 进而对界面分子取向信息进行定量分析。

报道了液晶分子不同取向对液晶/聚合物光栅电光特性以及激光出射的影响。通过扫描电子显微镜观察液晶/聚合物光栅的截面，成功观察到了光栅的体光栅结构。液晶分子垂直光栅矢量排列时，由于光栅形貌变差，衍射效率由液晶分子沿光栅矢量排列时的83.2%降低至72%，同时散射损耗由11.8%增加至19.1%。液晶分子垂直光栅矢量时，液晶/聚合物光栅的调谐电场由液晶分子沿光栅矢量时的13.6 V/ μm下降至3.1 V/ μm。液晶沿光栅矢量排列时，激光出射阈值更低，为利于激光出射的方向。本文工作为进一步加深对液晶/聚合物光栅以及染料掺杂分布式反馈选频的理解和认识，提供了指导和借鉴。

理论研究了单色飞秒激光脉冲场作用下激光脉冲宽度、激光强度和转动 温度对N2O分子取向的影响,讨论了三种情况下激光场中自由参数 对N2O分子取向的影响: 转动温度和光强不变时,只改变脉冲宽度; 转动温度不变,在相同脉冲宽度时只改变光强；脉冲宽度和激光强度都不 变,只改变转动温度。结果表明通过精细调节脉冲宽度、激光强度和转动 温度可以操纵分子取向的增强或减弱。

利用原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）研究了在氧化硅衬底上生长的α-四噻吩（α-4T）薄膜的表面形貌及分子取向。在低温下，获得了大尺寸、高有序的α-4T薄膜，为横向生长模式。衬底温度35 ℃以上转为纵向生长模式。晶体结构分析发现，α-4T薄膜属于单斜晶系，分子c-轴垂直基板排列。强的衍射峰和高有序的衍射峰意味着α-4T薄膜具有高的有序性和结晶性。电性能研究发现，提高衬底温度有利于提高薄膜的迁移率，衬底温度为35 ℃时器件迁移率为3.53×10-2 cm2·V-1·s-1。但衬底温度进一步增加，迁移率反而下降，与原子力分析结果一致。低温退火可以降低器件的亚阈值陡度，从13.27 V·dec-1降低到3.83 V·dec-1，使器件的界面缺陷降低，电性能提高。

为了研究啁啾太赫兹脉冲诱导后的CO分子取向, 采用刚性转子近似求解含时薛定谔方程的方法, 进行了理论分析和数值仿真。为了在较低太赫兹场强时获得较好的取向效果, 采用了飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲的方案。结果表明, 分子取向程度可增强81%。在有限温度条件下, 飞秒激光结合啁啾太赫兹脉冲诱导分子取向的效率随温度的升高而降低;相对于少周期太赫兹脉冲, 啁啾太赫兹脉冲有诱导分子取向的优越性。这一结果对提高CO分子取向程度是有意义的。