मैट्रिक्स अलगाव

मैट्रिक्स अलगाव रसायन विज्ञान  और भौतिकी में प्रयोग की जाने वाली एक प्रयोगात्मक तकनीक है। इसमें आम तौर पर एक गैर-प्रतिक्रियाशील मैट्रिक्स के भीतर फंसी सामग्री शामिल होती है। एक होस्ट मैट्रिक्स एक सतत ठोस चरण है जिसमें अतिथि कण (परमाणु, अणु, आयन, आदि) एम्बेडेड होते हैं। अतिथि को मेजबान मैट्रिक्स के भीतर पृथक कहा जाता है। प्रारंभ में मैट्रिक्स-आइसोलेशन शब्द का उपयोग किसी भी गैर-प्रतिक्रियाशील सामग्री, अक्सर  पॉलिमर  या  रेजिन  में  रासायनिक प्रजाति यों को रखने का वर्णन करने के लिए किया गया था, लेकिन हाल ही में  क्रायोजेनिक्स  में  गैस ों के लिए विशेष रूप से संदर्भित किया गया है | कम तापमान वाले ठोस। एक विशिष्ट मैट्रिक्स अलगाव प्रयोग में मेजबान सामग्री, आमतौर पर एक महान गैस या  नाइट्रोजन  के साथ गैस चरण में पतला अतिथि नमूना शामिल होता है। इस मिश्रण को फिर एक खिड़की पर जमा किया जाता है जिसे मेजबान गैस के गलनांक से नीचे तक ठंडा किया जाता है। फिर विभिन्न  स्पेक्ट्रोस्कोपी  प्रक्रियाओं का उपयोग करके नमूने का अध्ययन किया जा सकता है।

प्रयोगात्मक सेटअप
पारदर्शी खिड़की, जिस पर नमूना जमा किया जाता है, आमतौर पर एक संपीड़ित हीलियम  या इसी तरह के सर्द का उपयोग करके ठंडा किया जाता है। ठंडी खिड़की में जमने वाली अवांछित गैसों से दूषित पदार्थों को रोकने के लिए प्रयोगों को एक उच्च वैक्यूम के तहत किया जाना चाहिए। मैट्रिक्स सामग्री की बेहतर कठोरता और कांच के कारण कम तापमान को प्राथमिकता दी जाती है।  आर्गन  जैसी महान गैसों का उपयोग न केवल उनकी अक्रियाशीलता के कारण बल्कि ठोस अवस्था में उनकी व्यापक ऑप्टिकल  पारदर्शिता (प्रकाशिकी)  के कारण भी किया जाता है। मोनो-परमाणु गैसों में अपेक्षाकृत सरल  घन क्रिस्टल प्रणाली  | फेस-सेंटेड क्यूबिक (एफसीसी) क्रिस्टल संरचना होती है, जो साइट ऑक्यूपेंसी और  क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत  की व्याख्या कर सकती है। अतिथि के क्रिस्टल-फील्ड विभाजन को आसान बना सकता है। कुछ मामलों में एक  प्रतिक्रियाशीलता (रसायन विज्ञान)  सामग्री, उदाहरण के लिए,  मीथेन,  हाइड्रोजन  या  अमोनिया , का उपयोग मेजबान सामग्री के रूप में किया जा सकता है ताकि अतिथि प्रजातियों के साथ मेजबान की प्रतिक्रिया का अध्ययन किया जा सके।

मैट्रिक्स आइसोलेशन तकनीक का उपयोग करते हुए, अल्पकालिक, अत्यधिक प्रतिक्रियाशील प्रजातियों जैसे कि रेडिकल (रसायन विज्ञान)  आयन और प्रतिक्रिया मध्यवर्ती को  स्पेक्ट्रोस्कोपी  माध्यमों से देखा और पहचाना जा सकता है। उदाहरण के लिए, ठोस नोबल गैस  क्रीप्टोण  का उपयोग एक निष्क्रिय मैट्रिक्स बनाने के लिए किया जा सकता है जिसके भीतर एक प्रतिक्रियाशील F3- आयन रासायनिक अलगाव में बैठ सकता है। प्रतिक्रियाशील प्रजातियों को या तो तंत्र के बाहर (बयान से पहले) उत्पन्न किया जा सकता है और फिर मैट्रिक्स के अंदर (निक्षेपण के बाद) एक अग्रदूत को विकिरण या गर्म करके, या बढ़ती मैट्रिक्स सतह पर दो अभिकारकों को एक साथ लाकर संघनित किया जा सकता है। दो प्रजातियों के जमाव के लिए संपर्क समय और तापमान को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण हो सकता है। ट्विन जेट डिपोजिशन में मर्ज किए गए जेट की तुलना में दो प्रजातियों में बहुत कम संपर्क समय (और कम तापमान) होता है। संकेंद्रित जेट के साथ संपर्क समय समायोज्य है।



स्पेक्ट्रोस्कोपी
मेजबान मैट्रिक्स के भीतर, अतिथि कण का रोटेशन  और  अनुवाद (भौतिकी)  आमतौर पर बाधित होता है। इसलिए, मैट्रिक्स आइसोलेशन तकनीक का उपयोग गैस-चरण में एक प्रजाति के एक स्पेक्ट्रम को घूर्णी और अनुवाद संबंधी हस्तक्षेप के बिना अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है। कम तापमान भी सरल स्पेक्ट्रा का उत्पादन करने में मदद करता है, क्योंकि केवल निम्न इलेक्ट्रॉनिक और कंपन क्वांटम राज्य ही आबादी वाले होते हैं।

विशेष रूप से अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी  | इन्फ्रारेड (आईआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी, जिसका उपयोग  आणविक कंपन  की जांच के लिए किया जाता है, मैट्रिक्स आइसोलेशन तकनीक से लाभान्वित होता है। उदाहरण के लिए,  हाइड्रोफ्लोरोकार्बन  के गैस-चरण आईआर स्पेक्ट्रम में कुछ वर्णक्रमीय क्षेत्रों की व्याख्या करना बहुत मुश्किल है, क्योंकि कंपन क्वांटम राज्यों में कई  घूर्णी-कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी  | घूर्णी-कंपन क्वांटम राज्यों के साथ बहुत अधिक ओवरलैप होता है। जब फ्लोरोएथेन को कम तापमान पर आर्गन या  नीयन  मैट्रिसेस में अलग किया जाता है, तो फ्लोरोएथेन अणु का रोटेशन बाधित होता है। चूंकि रोटेशनल-कंपन क्वांटम राज्यों को फ्लोरोएथेन के मैट्रिक्स अलगाव आईआर स्पेक्ट्रम में बुझाया जाता है, इसलिए सभी कंपन क्वांटम राज्यों की पहचान की जा सकती है। यह विशेष रूप से नकली इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा के सत्यापन के लिए उपयोगी है जिसे कम्प्यूटेशनल रसायन शास्त्र से प्राप्त किया जा सकता है।

इतिहास
20 वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में मैट्रिक्स अलगाव की उत्पत्ति फोटो-रसायनज्ञों और भौतिकविदों द्वारा तरलीकृत गैसों में नमूनों को फ्रीज करने के प्रयोगों के साथ हुई है। जल्द से जल्द अलगाव प्रयोगों में ईपीए (ईथर/आइसोपेंटेन/इथेनॉल 5:5:2) जैसे पारदर्शी, कम तापमान वाले कार्बनिक कांच  में प्रजातियों को फ्रीज करना शामिल था। आधुनिक मैट्रिक्स आइसोलेशन तकनीक 1950 के दशक के दौरान विशेष रूप से जॉर्ज सी. पिमेंटेल द्वारा व्यापक रूप से विकसित की गई थी। उन्होंने शुरू में मेजबान सामग्री के रूप में क्सीनन  और नाइट्रोजन जैसी उच्च-उबलती अक्रिय गैसों का उपयोग किया, और अक्सर इसे मैट्रिक्स अलगाव का जनक कहा जाता है।

मैट्रिक्स आइसोलेशन स्पेक्ट्रोस्कोपी में लेजर वाष्पीकरण पहली बार 1969 में शेफ़र और पियर्सन द्वारा कार्बन को वाष्पीकृत करने के लिए एक Yttrium येट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट YAG) लेजर का उपयोग करके लाया गया था, जो एसिटिलीन का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता था। उन्होंने यह भी दिखाया कि लेजर-वाष्पीकृत बोरॉन बीसीएल बनाने के लिए एचसीएल के साथ प्रतिक्रिया करेगा$3$. 1970 के दशक में, Koerner von Gustorf की प्रयोगशाला ने मुक्त धातु परमाणुओं का उत्पादन करने के लिए तकनीक का उपयोग किया, जो तब ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान में उपयोग के लिए कार्बनिक सबस्ट्रेट्स के साथ जमा किए गए थे। बेल लैब्स द्वारा 1980 के दशक की शुरुआत में प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती पर स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययन किए गए थे। उन्होंने SnBi और SiC . जैसे कई अणुओं को चिह्नित करने के लिए लेजर-प्रेरित प्रतिदीप्ति का उपयोग किया$2$. स्माली के समूह ने अल क्लस्टर्स का विश्लेषण करके समय-समय पर उड़ान मास स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ इस पद्धति के उपयोग को नियोजित किया। इस तरह के रसायनज्ञों के काम के साथ,  लेजर वाष्पीकरण  | मैट्रिक्स अलगाव स्पेक्ट्रोस्कोपी में लेजर-वाष्पीकरण लोकप्रियता में बढ़ गया क्योंकि इसकी धातु, मिश्र धातु और अर्ध-कंडक्टर अणुओं और समूहों से जुड़े ट्रांजिस्टर उत्पन्न करने की क्षमता थी।

यह भी देखें

 * मेजबान-अतिथि रसायन शास्त्र
 * अक्रिय गैस
 * वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन
 * रेडिकल (रसायन विज्ञान)

अग्रिम पठन

 * Ball, David W., Zakya H. Kafafi, et al., A Bibliography of Matrix Isolation Spectroscopy, 1954-1985, Rice University Press, Houston, 1988
 * Ball, David W., Zakya H. Kafafi, et al., A Bibliography of Matrix Isolation Spectroscopy, 1954-1985, Rice University Press, Houston, 1988
 * Ball, David W., Zakya H. Kafafi, et al., A Bibliography of Matrix Isolation Spectroscopy, 1954-1985, Rice University Press, Houston, 1988