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在过去的几十年中,发光材料的突破性创新为科学技术开辟了新的令人兴奋的途径。聚集诱导发光（AIE）代表了这样的创新之一。聚集诱导发光（AIE）是一种异常现象,即某些有机发光体从溶液到聚集体的发光强度大大提高。AIE材料在溶剂中溶解时几乎不发光,加入不良溶剂后形成的聚集体会发出明亮的荧光。聚集状态下的紧密堆积对AIE分子探针（而不是单个分子）的发光作用大大增强。受到聚集诱导发光（AIE）异常现象的吸引,科学家们致力于阐明相应的内在机制,从而提出了许多潜在的机制,例如分子内旋转受限（RIR）,J-聚集,分子平面化和分子内畸变,电荷转移（TICT）等。客体分子可通过位阻、配位、疏水、静电相互作用,特别是通过粘度和极性的影响来调节AIE分子的聚集。自从2001年发表AIE现象以来,由于明亮的固态发光和独特的发射“开启”过程,AIE材料引起了科学家的广泛关注。与聚集诱导猝灭（ACQ）分子相比,新的AIE分子具有多个显着优势,例如出色的稳定性、易于制造、高信噪比和低检测限。对AIE现象的高度关注以及对其效应背后机理的进一步理解导致发现了许多具有这些特性的体系。对于许多重要领域的发展,例如有机发光二极管（OLEDs）、传感器和生物成像,可以高度聚集或固态发光的有机发光材料是非常需要的。因此聚集诱导发光（AIE）以其独特的光学现象和巨大的潜在应用而受到全世界的关注。此后,从蓝光到红光甚至近红外光的聚集诱导发光分子相继被开发出来,成功运用于光学器件和化学传感、生物成像等领域。在本文中,我们分别以小分子为原料,比如六溴苯、四氟对苯二甲腈分子,设计并合成了两种具有聚集诱导发光性质的磷光分子六（3-羟基-1-苯硫基）苯（HPB）和2,3,5,6-四-（4-羟基-苯基硫烷基）对苯二甲腈（THPT）。HPB和THPT分子由于含有羟基功能基团,可以通过修饰羧基功能基团来合成用于钙离子检测的水溶性的磷光分子探针。磷光分子探针独特的聚集诱导磷光性质,使其成功应用于钙离子的检测和生物成像。以下为本文研究的主要内容:（1）在生物系统中,钙离子是极其重要的信号离子,因此钙离子的检测和成像变得非常重要。在有机溶剂中,通过六溴苯和对羟基苯硫酚的亲核取代反应制备了具有聚集诱导磷光性质的磷光分子六（3-羟基-1-苯硫基）苯（HPB）,它在溶液中不发光但是在固态时可以发出明亮的黄色磷光。在HPB分子修饰羧基功能基团,使其具有了很好的水溶性。通过独特的发光特性成功合成了用于钙离子特异性检测的新型磷光分子探针。引入六个羧基大大提高了探针的水溶性,使其能够特异性检测钙离子。羧酸基团修饰后的产物{4-[五-（4-乙氧基羰基甲氧基苯硫基）苯硫基]苯氧基}丁酸（HPB-6CH2CH2CH2COOH）分子,其溶液状态几乎观察不到发光。加入钙离子后,探针会和钙离子特异性络合生成具有亮黄色磷光的聚集体。对相关机理的研究表明HPB-6CH2CH2CH2COOH含有六个羧酸功能团的分子结构使得该探针可以和钙离子特异性结合发出磷光。我们的研究结果表明,构建开发的钙离子发光传感器不仅可以定量检测钙离子,而且可以用于生物成像。（2）发射红光的材料由于其大的穿透深度,微弱的背景自发荧光和对细胞的微不足道的伤害,在生物学上是很有前途的荧光探针。基于红色发光的AIE材料具有高的耐光漂白性,低毒性和高效率的发射,用于钙离子检测的红色发光的AIE材料的设计和制备变得非常重要。在有机溶剂中,通过四氟对苯二腈和对甲氧基苯硫酚的亲核取代反应和脱甲基反应制备了具有聚集诱导发光性质的磷光分子2,3,5,6-四-（4-羟基-苯基硫烷基）对苯二甲腈（THPT）。通过将四个羧酸基团引入THPT分子骨架制备了一种新型钙离子探针,该钙离子探针不仅显著增强了水溶性,而且还通过与钙离子的特异性结合为钙离子提供了特异性识别单元。合成的探针{4-[2,4,5-三-（4-羧基甲氧基苯基硫烷基）-3,6-二氰基苯基硫烷基]苯氧基}乙酸（THPT-4CH2COOH）在钙离子的存在下通过钙离子触发的聚集诱导的发射显示出非常明显的发射增强。拟南芥的活根中钙离子的成像表明设计的AIP活性探针能够监测复杂生物系统中的钙离子。这项工作提出了AIP活性探针的一般设计策略,并提供了这些AIP活性探针在生物成像中的应用。综上所述,基于聚集诱导发光分子的溶液状态不发光、聚集状态发光特性,我们通过合理的设计合成了两种水溶性的具有显著聚集诱导磷光性质的新型发光分子。通过两种新型发光分子进行功能基团羧基的修饰,分别得到了钙离子特异性检测的黄色发光分子探针和红色发光分子探针。选择具有透明根茎的植物拟南芥进行成像,进一步表明了该探针在活细胞中对钙离子的优异成像性能。