PDI类化合物和三明治型稀土酞菁配合物作为新型的功能材料，由于其具有独特的光学、电学、磁性以及其它的与其分子内部大环之间-相互作用有关的物理性质，使得它们在分子电子学、分子信息存储和非线性光学上具有潜在的应用价值，在材料科学领域拥有广阔的应用前景。近年来，该类化合物的有序超分子聚集体和纳米尺度组装研究已经成为了热点领域。但是，对化学家和材料学家来说，通过模拟和设计分子的结构调节分子间作用力以获得所希望得到的有机纳米结构材料仍然是一个挑战。本论文主要设计、合成了具有特定分子结构和特殊性质的新型PDI类化合物和三明治型稀土酞菁配合物。通过自组装方法，将上述合成的化合物组装成高度有序的聚集体材料，探讨组装过程的机理，研究分子结构及组装方法对分子在聚集体中排列方式的影响以及聚集体结构和性质之间的关系。其内容主要包括以下几个部分：1.新型苝二酰亚胺类衍生物的合成及与CdS的有机/无机纳米杂化体系的结构研究合成了一个以苝酰亚胺为底物的新型苝酰亚胺衍生物（THPDI）。成功地制备了THPDI和CdS化合物无机/有机混杂自组装膜。通过其紫外－可见吸收光谱、X射线光电子能谱（XPS）、全反射傅立叶红外光谱、AFM等方法对化合物自组装膜及Cd²⁺修饰后的THPDI的自组装膜及CdS修饰后的THPDI/CdS有机/无机自组装膜进行了表征。证实了CdS分子被限制在自组装膜的THPDI分子上的特定位置上生长，从而形成了一定形貌的无机纳米粒子，这为定向生长特定形貌的纳米粒子提供了一条新的途径。2.对称取代苝二酰亚胺类衍生物的合成及自组装膜的光电性质研究成功地合成了一种对称取代新型苝酰亚胺衍生物（HOPDIOH），并通过酯化反应将其定向生长在经过对苯二甲酸修饰的石英及SiO₂/Si基片上。通过电子吸收光谱，荧光光谱和AFM证实：高度有序的HOPDIOH自组装膜已经形成并推断出膜中分子的排列方式为J聚集，自组装膜表面形成了直径100nm左右的盘装CdS纳米粒子。通过对比研究HOPDIOH自组装薄膜与生长上CdS之后的自组装薄膜的发射光谱及荧光寿命，我们首次发现了从CdS到PDI间的能量转移现象。为了研究该类化合物作为半导体器件的潜力，我们对HOPDIOH/CdS混杂自组装膜进行了导电特性（I-V）的测量，我们在氮气和空气环境中分别测量了混杂自组装膜的I-V特性，比较发现氮气环境中比空气环境表现出更好的的I-V特性,说明该混杂膜具有n-type半导体特性。特别是HOPDIOH/CdS混杂膜表现出非常好的半导体性质，其电导率高达8.5×10^-4S cm^-1,该类混杂膜可望成为理想的光电纳米器件。3、高性能可溶剂处理的空气中稳定的n型三层酞菁稀土配合物的设计合成及半导体性质研究我们首次设计合成了两种新型酚氧取代的三层酞菁铕化合物Eu₂[Pc（OPh）₈]₃（1）和Eu₂Pc[Pc（OPh）₈]₂（2），用循环伏安法对配合物的电化学性质研究发现配合物1-2的LUMO能级依次为-4.03和-4.02eV，而HOMO能级依次为-5.12和-5.03eV，即随着吸电子的酚氧取代基数量的增加，HOMO、LUMO能级略微降低。将配合物1-2用我们自己发明的quasi-Langmuir-Sh fer法（QLS）制成有序分子薄膜，用紫外可见吸收光谱和偏振紫外可见吸收光谱研究显示：配合物1采取face-to-face的H聚集模式，配合物2采取face-to-face，edge-on的J聚集模式，可见，增加酚氧取代基的数量可以改变分子的聚集模式。聚集体中X射线衍射（XRD）研究发现：较好的膜结构已经形成。原子力显微镜（AFM）观察发现，表面呈现尺寸均匀的纳米粒状形貌。并且配合物1在膜中形成的纳米颗粒较2更加均匀且缺陷较少。OFET （organic field-effect transistors）研究发现用这类材料制备的固体薄膜具有非常好的OFET性能。Eu₂[Pc（OPh）₈]₃（1）和Eu₂（Pc）[Pc（OPh）₈]₂（2）的电子迁移率分别为0.04和0.82cm²V^-1s^-1。研究发现通过改变三层酞菁酚氧取代基的数量可以改变膜中分子的堆积模式及改善半导体的性能。并且四个月之后的迁移率基本不变，OFET性质非常稳定，这将在分子半导体和光电领域将有非常重要的应用价值。特别地，Eu₂（Pc）[Pc（OPh）₈]₂在空气中测得的迁移率达到了0.82cm²V^-1s^-1，开关比约为10⁵，这是目前用溶剂处理的自组装方法获得的空气中稳定的N型OFET的最好的迁移率之一。