由于低成本、性能优异、可用于柔性设备等优点,有机电子学近年来受到广泛关注。新型共轭基元的设计与合成一直是有机电子学领域的“源头创新”。本论文从新型碗状共轭分子心环烯出发,通过理性设计,开发了多类基于心环烯的有机半导体材料,并深入研究心环烯类分子共晶材料分子间电子耦合及电荷传输性质,主要研究内容及结论如下:(1)将两个带有位阻基团的手性碳原子引入酰亚胺并心环烯衍生物分子骨架,得到四种立体异构体(RS、SR、RR及SS,其中S及R代表手性碳手性),四种异构体经硅胶柱色谱分离得两组分,一组分含一对对映异构体(SS与RR),另一组分含一对非对映异构体(SR与RS)。由于位阻基团取向不同,导致两组分在各自单晶中排列方式完全不同,对映异构体组分呈现层状排列而非对映异构体呈现柱状排列。排列方式的不同直接导致分子间电子耦合方式的不同,而电子耦合方式又影响电荷传输性质。结合理论计算我们发现对映异构体组分更加利于空穴传输,而非对映异构体更加利于电子传输。此研究结果表明立体异构效应将直接影响分子在固态中的排列方式,从而影响电荷传输性能,有时甚至可调控电荷传输极性。(2)心环烯作为富勒烯的片段,两者的曲率相近,两者间易形成凹面-凸面π-π相互作用,所形成的心环烯/富勒烯复合物的性质也是相关领域的研究热点,但将这类复合物材料应用于有机电子学还鲜有报道。因此在第一部分工作基础上,我们将得到的非对映异构体(SR,RS)组分与富勒烯C60按1:1摩尔比进行混合生长共晶,研究共晶中的超分子作用、电子耦合及电荷传输性质。我们发现,由于凹面暴露出来的SR分子与富勒烯C60结合能更高,在共晶中凹面被位阻基团占据的RS分子全部转变成另一种SR分子,且共晶表现为心环烯衍生物分子SR与富勒烯C60分子的1:1层状堆积模式,同时心环烯衍生物分子间沿着a轴具有很强的π-π相互作用,而富勒烯C60在ac平面上以Z字型排列,在a c轴方向具备较强分子间的π-π相互作用。理论计算证明,共晶表现出各向异性的电子耦合,即a轴方向具有较大的空穴转移积分(来源于SR分子耦合),a和c轴方向上具有较大的电子转移积分(来源于C60的分子间耦合)。场效应晶体管测试证实沿e轴的路径确实利于电子迁移,电子迁移率为0.0008cm2V-1S-1。此研究成果为后续设计基于可相互转化分子的复合物材料提供了参考,同时也进一步证实碗状片段与富勒烯复合物可应用有机电子学中。(3)在第三部分工作中,也尝试了两个途径合成基于心环烯分子的双自由基结构,其中以四溴心环烯为原料的路径无法得到目标产物,而经过优化后的另一路径经分析已经得到基于心环烯的双自由基分子,但初步的结果表明该双自由基分子空气稳定性较差,在空气中易被氧化为心环烯二酮分子。