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二茂铁具有良好的可逆的电化学特性，当二茂铁通过有机共轭相联时，在光诱导下，可发生长距离的分子内电子转移，构成分子导线。这类化合物中的电子转移速率、平衡常数都可定量测出。
给体-受体型二茂铁衍生物在π共轭体系的两端分别连有电子给体和受体，这样更易于发生分子内电荷转移，能有效地诱导体系的非对称极化，因此分子具有较大的非线性极化率。根据此性质可设计具有氧化还原开关效应的二茂铁衍生物。若二茂铁与光敏基团相联，可构成分子开关，通过光诱导引发二茂铁进行氧化还原，从而实现开关控制。实验表明，二茂铁衍生物分子的某些非线性光学性能明显优于类似结构的苯衍生物。将二茂铁与C60组装成Donor-Bridge-Acceptcd分子，在光诱导下，电子从二茂铁经共轭体系传递到C60。
有人合成了二茂铁单、多核金属配合物及其二茂铁衍生物，运用电化学研究这些配合物的电子转移机理，结果表明，平面型配合物桥联双二茂铁体系的氧化分为两步单电子可逆过程，两个二茂铁基之间的电子传递主要通过配体的骨架链进行。而变形四面体配合物桥联双二茂铁体系的氧化为一步两电子过程，分子中的电子离域程度低，抑制了两个二茂铁基之间的电子转移，两个二茂铁基近乎相同。
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