由于具备组织散射少、穿透深度深、时空分辨率高等许多优势，近年来近红外二区（NIR-Ⅱ，1000~1700 nm）荧光成像在生物成像领域取得了显著的进展。基于花菁染料的有机荧光分子，具有荧光量子产率高、吸光系数高、合成过程相对简单、生物相容性好等优势，其在NIR-Ⅱ的荧光特性使其成为一类极具研究价值的分子探针，在医学应用方面展现出巨大的潜力。首先简要介绍了花菁染料的基本特性，其次对最近开发的近红外二区花菁染料在多种疾病（如肿瘤、炎症性疾病和损伤）应用中的最新研究进展进行总结，最后对其未来的发展方向与前景进行了展望。

研究固气界面上花菁染料J-聚集体的光学性质、形貌特点和形成机制。以花菁染料为研究对象, 在云母基底表面制备花菁染料的超分子J-聚集体, 根据J-聚集体独特的光学性能, 通过紫外吸收光谱, 荧光光谱, 荧光显微镜等对云母界面上的花菁染料聚集体进行光谱测量和形貌表征。结果表明: 云母/空气界面上的花菁染料聚集体在580 nm处出现相对于染料单体红移且狭窄的强吸收峰, 而在583 nm 处出现一个伴随微弱Stokes位移的荧光峰, 这些结果符合吸附在基质上的J-聚集体的光学特征, 同时荧光显微镜观察表明云母基底上分散分布着2~4 μm微晶棒状的聚集体。结果证明: 花菁染料能够在云母/空气界面生成超分子J-聚集体, 其形成机制是通过带正电荷的花菁染料分子与云母基底表面带负电荷的空穴通过外延相互作用形成的。

采用旋涂法制备了一种五甲川花菁染料的超薄膜，利用激光诱导瞬态光栅的方法研究染料薄膜的三阶，乃至更高阶的非线性光学特性。通过理论计算得到了该样品在不同浓度下的非线性光学信号的响应时间(59～102 ps)，分析表明花菁染料五甲川链上的π－π^*电子跃迁是引起该染料薄膜非线性光学效应(20．5×10^－13esu～30．3×10^－13esu)的主要原因。研究结果表明激光诱导瞬态光栅是研究介质高阶非线性光学特性一种非常有意义的实验方法。

采用旋涂法制备了一种五甲川菁染料的超薄膜,利用原子力显微,椭偏仪、UV-Vis吸收光谱、红外光谱、小角X射线衍射等对薄膜的形貌和线性光谱性质进行了研究表征,结果表明染料在薄膜中形成了有序而稳定的J-聚集体,前向简并四波混频(DFWM)技术研究表明由于分子的聚集作用引起三阶非线性极化率的增大(χ(3)=2.55×10-12 esu),利用激子耦合模型初步分析和讨论了产生非线性效应增强的内在机制.

通过紫外-可见吸收光谱、压力-面积等温线、二次谐波的测量,研究了不同活性分子混合聚集体的形成对LB膜光学性质的影响。分子极性基团间的相互作用,使激发态能量及平均偶极矩发生变化,导致LB膜的光学非线性明显地增强或减弱。

本文利用二次谐波产生、紫外-可见吸收光谱、A曲线等方法,探讨了四种分子结构相近的半花菁染料衍生物LB膜的非线性光学性能.研究了它们的分子结构与β值大小的关系,分析了引起β值变化的主要原因,证实了极性基团的强弱顺序,并讨论了LB膜中聚集效应程度不同的原因。通过光学二次谐波信号强度与膜层数的关系,对比了样品的成膜性能。