मैट्रिक्स अलगाव



आव्यूह अलगाव रसायन विज्ञान और भौतिकी में प्रयोग की जाने वाली एक प्रयोगात्मक तकनीक है। इसमें सामान्यतः  एक गैर-प्रतिक्रियाशील आव्यूह के भीतर फंसी सामग्री सम्मालित होती है। एक समूह आव्यूह एक सतत ठोस चरण है जिसमें समूह कण (परमाणु, अणु, आयन, आदि) अंतर्निहित होते हैं। अतिथि को समूह आव्यूह के भीतर पृथक कहा जाता है। प्रारंभ में आव्यूह-  अलगाव  शब्द का उपयोग किसी भी गैर-प्रतिक्रियाशील सामग्री, अधिकांशतः    बहुलक  या  रेजिन में  रासायनिक प्रजाति यों को रखने का वर्णन करने के लिए किया गया था, लेकिन हाल ही में विशेष रूप से कम तापमान वाले ठोस में गैसों को संदर्भित किया गया है। एक विशिष्ट आव्यूह अलगाव प्रयोग में समूह सामग्री, सामान्यतः  एक अक्रिय गैस या  नाइट्रोजन के साथ गैस चरण में पतला अतिथि नमूना सम्मालित होता है। इस मिश्रण को फिर एक खिड़की पर जमा किया जाता है जिसे समूह 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 व्यवस्था
पारदर्शी खिड़की, जिस पर नमूना जमा किया जाता है, सामान्यतः एक संपीड़ित  हीलियम  या इसी तरह का प्रशीतक का उपयोग करके ठंडा किया जाता है। अवांछित गैसों को ठंडी खिड़की में जमने से रोकने के लिए उच्च निर्वात के तहत प्रयोग किए जाने चाहिए। आव्यूह सामग्री की बेहतर कठोरता और कांचपन के कारण कम तापमान को प्राथमिकता दी जाती है।  आर्गन  जैसी अक्रिय  गैसों का उपयोग न केवल उनकी अक्रियाशीलता के कारण बल्कि ठोस अवस्था में उनकी व्यापक प्रकाशिकी पारदर्शिता (प्रकाशिकी)  के कारण भी किया जाता है। मोनो-परमाणु गैसों में अपेक्षाकृत सरल चेहरा-केंद्रित  घन क्रिस्टल प्रणाली (fcc) की संरचना होती है, जो साइट अधिभोग की व्याख्या और  क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत विभाजन को आसान बना सकता है। कुछ मामलों में एक  प्रतिक्रियाशीलता (रसायन विज्ञान)  सामग्री के रूप में उपयोग किया जा सकता है  ताकि अतिथि प्रजातियों के साथ  मेजबान की प्रतिक्रिया का अध्ययन किया जा सके, उदाहरण के लिए,  मीथेन,  हाइड्रोजन  या  अमोनिया ।

आव्यूह अलगाव 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 अक्रिय  गैस  क्रीप्टोण  का उपयोग एक निष्क्रिय आव्यूह 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 आव्यूह के अंदर (निक्षेपण के बाद) एक अग्रदूत को विकिरण या गर्म करके, या बढ़ती आव्यूह 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। जुड़वाँ फुहार जमाव में दो प्रजातियों विलय फुहार की तुलना  में बहुत कम संपर्क समय (और कम तापमान) होता है। संकेंद्रित फुहार के साथ संपर्क समय समायोज्य है।



स्पेक्ट्रोस्कोपी
मेजबान आव्यूह के भीतर, अतिथि कण का रोटेशन  और  अनुवाद (भौतिकी)  सामान्यतः बाधित होता है। इसलिए, आव्यूह   अलगाव  तकनीक का उपयोग घूर्णी और अनुवाद संबंधी गैस-चरण में एक प्रजाति के एक स्पेक्ट्रम को 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 अवस्था ही आबादी वाले होते हैं।

विशेष रूप से अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी  जिसका उपयोग  आणविक कंपन  की जांच के लिए किया जाता है, आव्यूह   अलगाव  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 अवस्थाओ  में कई  घूर्णी-कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ बहुत अधिक ओवरलैप होता है। जब कम तापमान पर आर्गन या  नीयन  मैट्रिसेस  में फ्लोरोएथेन को अलग किया जाता है, तो फ्लोरोएथेन अणु का घुर्णन बाधित होता है। चूंकि फ्लोरोएथेन के आव्यूह अलगाव आईआर स्पेक्ट्रम घूर्णी-कंपन क्वांटम अवस्थाओ को में बुझाया जाता है, इसलिए सभी कंपन क्वांटम अवस्थाओ  की पहचान की जा सकती है। यह कृत्रिम अवरक्त स्पेक्ट्रा के सत्यापन के लिए विशेष रूप से उपयोगी है जिसे संगणनात्मक रसायन शास्त्र से प्राप्त किया जा सकता है।

इतिहास
आव्यूह अलगाव की उत्पत्ति 20 वीं शताब्दी के पहले भाग में फोटो-रसायनज्ञों और भौतिकविदों द्वारा तरलीकृत गैसों में नमूनों को जमाने के प्रयोगों से हुई है। प्रारंभिक अलगाव प्रयोगों में EPA (ईथर/आइसोपेंटेन/इथेनॉल 5:5:2) जैसे पारदर्शी, कम तापमान वाले कार्बनिक कांच में प्रजातियों को जमना सम्मालित था। आधुनिक आव्यूह  अलगाव  तकनीक को 1950 के दशक के दौरान विशेष रूप से जॉर्ज सी. पिमेंटेल द्वारा व्यापक रूप से विकसित की गई थी। उन्होंने प्रारंभ में मेजबान सामग्री के रूप में  क्सीनन  और नाइट्रोजन जैसी उच्च-उबलती अक्रिय गैसों का उपयोग किया, और अधिकांश इसे आव्यूह अलगाव का जनक कहा जाता है।

आव्यूह  अलगाव  स्पेक्ट्रोस्कोपी में लेजर वाष्पीकरण पहली बार 1969 में शेफ़र और पियर्सन द्वारा कार्बन को वाष्पीकृत करने के लिए एक  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  BCl3 बनाने के लिए HCl के साथ प्रतिक्रिया करेगा. 1970 के दशक में, कोएर्नर वॉन गुस्टोर्फ की प्रयोगशाला ने मुक्त धातु परमाणुओं का उत्पादन करने के लिए तकनीक का उपयोग किया, जो तब कार्बधात्विक रसायन विज्ञान में उपयोग के लिए कार्बनिक अधःस्तर के साथ जमा किए गए थे। बेल लैब्स द्वारा 1980 के दशक की प्रारंभ में प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती पर स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययन किए गए थे। उन्होंने SnBi और SiC$2$ जैसे कई अणुओं को चिह्नित करने के लिए लेजर-प्रेरित प्रतिदीप्ति का उपयोग किया. स्माले के समूह ने अल समूहों का विश्लेषण करके समय-समय पर उड़ान मास स्पेक्ट्रोमेट्री के साथ इस पद्धति का उपयोग किया। इस तरह के रसायनज्ञों के काम के साथ आव्यूह अलगाव स्पेक्ट्रोस्कोपी मे लेजर वाष्पीकरण में लोकप्रियता बढ़ गयी  क्योंकि इसकी धातुओं, मिश्र धातुओं और अर्द्ध चालक अणुओं और समूहों को सम्मालित करने की क्षमता उत्पन्न होती है।

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