有机半导体材具备许多优良的性质,例如以超分子自组装为代表的更多更新的成膜技术可以使有机半导体大面积的制备;从分子尺度来说可以使元器件更小,这意味着集成度和运算程度的提高;另外有机半导体材料能够体现出独特的柔性和延展性,因为这些优势使得有机半导体得以广泛地使用在电子器件、光电材料等领域。但是相比于无机半导体材料中电子高度离域的特性,有机半导体材料的劣势在于其缺乏实现能带结构的共价键结合模型,导致载流子迁移率水平相对较低,这也是制约着有机半导体产业快速发展的重要因素。为了能够获取具有高迁移率兼备高稳定性的有机半导体材料,我们借鉴于有机半导体材料的格子化效应,基于位阻型结构,从理论上设计了一系列具有风车形状的纳米格芳烃分子,并使用量子化学计算方法对其一系列电子性质进行计算和预测。风车型的纳米格芳烃分子是一种横平竖直且具有四臂延伸方向的单元结构,这种特殊的结构同时也体现了格子所具有的刚性以及延伸的π共轭轨道,这些都属于有利于分子载流子传输的条件。本文的工作中基于一些典型的电荷传输单元:芴、氮杂芴、环戊二噻吩4H-Cyclopenta[2,1-b:3,4-b`]dithiophene(下文简称CPDT)单元设计了三类风车型的纳米格芳烃分子,先后优化和计算了分子的结构、张力能、分子内非共价键弱相互作用、前线分子轨道、绝热电离势、绝热电子亲和势、重组能等电子性质。具体结果如下:1.基于9-Phenyl-fluorene设计了命名为[n]WGFs的风车格,为了研究格子的孔径尺寸大小效应,根据组成单元数目的不同分为了三元环和四元环的两类体系,计算结果显示随着分子的格子尺寸和孔径从三元环增大到四元环的时候,电子重组能和空穴重组能明显下降,表明分子的电荷迁移率得到显著的改善,另外计算结果表明所设计的四元环分子体现出较好的空穴传输性质(空穴重组能都处于较低水平),但是各构型的电子重组能的大小很不均一,有的仍处于比较高的水平。2.为了能够在保持章节一中分子的四元环中各个构型较低空穴重组能的水平基础上继续改善其电子传输能力,在芴单元中使用氮原子进行杂化,也就是使用氮杂芴单元作为新的构筑单元,设计了命名为WGD的新型风车纳米格,计算结果表明在空穴重组能依然保持较低水平的基础上,电子重组能的水平得到了明显的降低。3.通过前两章节的计算工作,说明格子化效应同样适用于风车型的纳米格,表明具有风车形状的纳米格分子确实是具有作为优良的电荷传输材料的潜力,为了进一步的拓宽风车型纳米材料的种类,选择使用CPDT单元作为基础结构继续设计名为WG-CPDT的风车型格分子,结果表明WG-CPDT同样具有较低水平的电子和空穴重组能。我们期望上述的研究结果能够为合成实验提供一定的理论指导意义。