杂原子类新型有机光电功能材料在有机太阳能电池(OPV)、有机电致磷光发光器件(PhOLED)以及自由基等领域具有较大的应用潜能。为了深入理解新型杂原子有机功能材料的几何结构、光电特性以及结构与性能之间的关系,本文采用了量子化学方法对杂原子桥连苯并噻唑基有机太阳能电池材料、基于二苯基氧磷的三嗪衍生物作为电致磷光器件的主体材料以及基于Phenalenyl自由基稳定性进行了系统的理论研究,包括它们的分子构型、电子结构、三重态能级、吸收光谱、电荷传输特性、键离解能(BDE)和稳定化能(SE),并得到了一系列有意义的研究成果。研究结果表明,利用杂原子桥连苯并噻唑基作为受体单元(Acceptor)能够有效调控D-A型分子的LUMO能级、电荷传输特性及吸收光谱,其中碳、硅桥连的苯并噻唑基衍生物具备刚性的分子结构、合适的前线分子轨道(FMOs)和良好的吸收域,可作为良好的OPV材料进行实验尝试;我们设计并研究了一系列二苯基氧磷修饰三嗪的衍生物,其中的DCzPT不仅具有高的三线态能级,而且还较高的电子和空穴传输能力,以及低的偶极矩,在蓝光客体材料的主体材料应用方面具有良好的前景;Phenalenyl自由基由于其独特的电磁特性而受到越来越多的关注,但是固态稳定性是限制其发展的难题,为此我们研究不同性质的取代基对其稳定性的影响,从而改善基于Phenalenyl自由基的稳定性提供有效理论依据。这些研究结果显示,杂原子类新型有机光电材料具有良好的光电特性,在有机光电器件、传感材料及超导领域中具有广阔的应用前景。