費米共振是一種廣泛存在於分子內和分子間的分子振動耦合和能量轉移現象。分子內的費米共振現象由某個基團的基頻和另一個基團的組頻或某兩個基團的和頻發生耦合而產生。費米共振在分子振動態、電子態相互耦合、分子結構與性能等研究中具有重要的理論意義，在材料、生物和化學等領域套用廣泛，如酶分子構型的確定、抗癌藥物療效的考證、地質學中包裹體的壓力分析、晶體中雜質檢測和聲子及光子器件的研製等，已引起人們廣泛關注。
基本介紹
- 中文名：費米共振
- 外文名：fermi resonance
- 定義：分子振動耦合和能量轉移現象
- 所屬學科：化學、物理
- 套用領域：物理、化學、材料等
- 提出：1931年Fermi提出
簡介,研究方法,發展現狀,外場對費米共振的影響,溫度影響,壓強影響,分子場影響,
簡介
費米共振的理論是在1931年由E.Fermi提出的。他在研究了CO2的振動光譜後發現，CO2的彎曲振動譜的倍頻2×673cm=1346cm本應該在拉曼譜中比在紅外譜中弱，但是在CO2拉曼光譜中卻出現了兩個強峰1285cm和1388cm，同時本應該出現的對稱伸縮振動的強峰消失。Fermi把這一現象稱為費米共振（Fermi Resonance），是兩個具有相同對稱性的能量相近的振動能級互相耦合的結果。
費米
費米費米共振是振動光譜中，尤其是拉曼和紅外光譜中非常常見又非常重要的現象。費米共振包括能量的轉移和頻率的移動等現象，而且會導致那些不具有光譜活性的振動具有自己的強度，便於我們對其進行研究。但是在不同的環境下，費米共振中被傳遞的能量是不同的。
當分子的一個基頻振動能級 F+和一個合（倍）頻振動能級 F-相近並且具有相同的振動模式的時候，它們之間就有可能發生費米共振。能量會從基頻振動能級傳遞到合（倍）頻振動能級，兩個新的振動能級 F+和 F-產生而且原來的兩個振動能級消失。基頻振動能級 F+和合（倍）頻振動能級 F-之間的能級差是 S，F+和 F-之間的能級差是 S，R 是 F+和 F-之間的強度比。
研究方法
J.F.Bertran總結出了兩種研究費米共振的常用方法，即同位素取代法和變換溶劑法。
同位素取代法：
將分子中和費米共振有關的能級上的原子用同位素取代，打破非主要的衰退和破壞費米共振現象。此方法有以下缺點：同位素取代有可能對費米共振影響微弱，觀測不到明顯的現象變化。還有一種情況就是使費米共振雙峰同向移動；在取代的地方有可能有新的共振產生；無法對費米共振的參數進行計算；實驗不易操作。
變換溶劑法：
變換溶劑法簡單易行，振動能級間的相互作用與溶劑之間互相影響，同時影響著費米共振。通過變換溶劑法可以實現定量分析共振參數。【2】
發展現狀
費米共振的研究在物理學中的分子電子態，振動態及其相互耦合中有重要理論意義，另外在材料、生物、化學、醫學、地質學各學科中也有重要的套用前景。一直以來有很多國內外的研究人員開展費米共振的理論和套用研究，並取得了一些成果。Yenagi Jayashr等科研工作者研究了2-Chloro-and 2-bromo-3-pyridinecardboxaldehyeds的結構、費米共振及振動模式，在紅外和拉曼光譜中都觀察到了由1696cm處的醛羰基振動，1059cm處的彎曲振動及625cm處的變形振動相互耦合產生1696-1666cm費米共振雙峰。Xia Jiarui等研究硝基苯胺的拉曼光譜，發現由於連續的費米共振作用，使得其拉曼光譜出現異常，原本其在1292cm處最強的拉曼峰強度很弱，而弱峰1392cm卻成為最強的峰，並用表面增強拉曼散射實驗進一步給予了證實。這種現象是由於費米共振導致給體群NO2與受體群NH2發生強烈的相互作用引起的。可見，費米共振能與分子光譜相互影響
費米共振的理論解釋和現象分析還都不夠完善。該領域還有很多內容值得去探索，比如電荷轉移絡合物方面。電子轉移所產生的費米共振現象十分豐富，電子轉移對原給體、受體中費米共振的影響及新產生的分子間費米共振都可以去研究。雖然費米共振已經得到一些套用，但還缺乏對其規律、性質的深入認識和了解，對其機理的研究非常關鍵也非常困難，正是亟待開展的方向。
外場對費米共振的影響
溫度影響
溫度可以改變物質的狀態、分子結構，引起分子內、分 子間相互作用的變化從而能改變費米共振。物質不同物相， 其物理性質不同，其光譜參數也不一定相同。如一般地，液 態分子的振動頻率比固態分子低，對費米共振分子的兩費米雙線對頻率影響一定會不同，反應在費米共振參數也必然不 同。溫度引起分子內分子間運動狀態不同，也必然會引起分 子內、分子間相互作用的變化，引起兩費米雙線對基頻、諧 頻頻差變化，從而引起費米共振變化，即不同溫度下費米共 振特性會不同，如水的 OH基頻與諧頻的費米共振明顯的調 製作用也會引起費米雙線對線型變化。
壓強影響
壓強是改變分子結構、物理、化學性質的有效手段。高壓下分子費米共振研究對高壓下分子結構、性質、相變研究及地質學中（包裹體）參數測定都有重要套用前景。高壓拉曼光譜研究大多採用 Mao-Bell 金剛石壓機為高壓樣品池。也有同時測高溫、高壓的研究。
壓力場中，壓強對分子費米共振有明顯的調諧。加壓後譜線會發生藍移，而兩雙線對藍移速度不一定相同， 且其頻差會因和頻（或倍頻）頻率與基頻頻率相對大小而不 同，因而費米共振特性變化亦不同；多元溶液的“初壓效 應”可揭示溶劑效應的本質。溶液中耦合係數隨壓強增加而 減小的速度比純液體中加快，費米共振消失亦提前；多元 溶液中不同種物質壓縮係數不同，其分子振動頻率隨壓強的 拉曼頻移速度不同。
分子場影響
任何物態的分子均處於其他分子產生的場中並受到這些 分子場的各種作用。溶液中分子間的相互作用比氣態和固態 時更複雜，對其中的分子費米共振有重要影響。分子場中，溶劑效應會改變分子內和分子間的費米 共振特性。
