การแยกสารด้วยเมทริกซ์เป็นเทคนิคการทดลองที่ใช้ในวิชาเคมีและฟิสิกส์โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการกักเก็บวัสดุไว้ภายในเมทริกซ์ ที่ไม่ทำปฏิกิริยา เมท ริกซ์ ตัวกลางเป็นเฟสของแข็ง ต่อเนื่อง ที่ อนุภาคของ สารอื่น (อะตอม โมเลกุล ไอออน ฯลฯ) ฝังตัวอยู่ สารอื่นนั้นจะถูกเรียกว่าถูกแยกไว้ภายใน เมทริกซ์ ตัวกลางในตอนแรก คำว่าการแยกสารด้วยเมทริกซ์ถูกใช้เพื่ออธิบายการวางสารเคมีในวัสดุที่ไม่ทำปฏิกิริยาใดๆ ซึ่งมักจะเป็นพอลิเมอร์หรือเรซินแต่ในปัจจุบัน คำนี้หมายถึงก๊าซใน ของแข็ง ที่อุณหภูมิต่ำ โดยเฉพาะ การทดลองการแยกสารด้วยเมทริกซ์โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการเจือจางตัวอย่างสารอื่นในเฟสของก๊าซด้วยวัสดุตัวกลาง ซึ่งโดยปกติจะเป็นก๊าซเฉื่อยหรือไนโตรเจนจากนั้นส่วนผสมนี้จะถูกวางลงบนหน้าต่างที่เย็นตัวลงต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของก๊าซตัวกลาง จากนั้นสามารถศึกษาตัวอย่างได้โดยใช้กระบวนการทางสเปกโทรสโก ปีต่างๆ

โดยปกติแล้ว หน้าต่างโปร่งใสซึ่งวางตัวอย่างไว้ จะถูกทำให้เย็นลงโดยใช้ฮีเลียม อัด หรือสารทำความเย็นที่คล้ายกัน การทดลองต้องดำเนินการภายใต้สุญญากาศสูงเพื่อป้องกันสิ่งปนเปื้อนจากก๊าซที่ไม่ต้องการแข็งตัวติดกับหน้าต่างเย็น อุณหภูมิที่ต่ำกว่าเป็นที่ต้องการมากกว่า เนื่องจากความแข็งแกร่งและความ "เหมือนแก้ว" ของวัสดุเมทริกซ์จะดีขึ้น ก๊าซเฉื่อย เช่นอาร์กอนถูกนำมาใช้ไม่เพียงเพราะไม่ทำปฏิกิริยา แต่ยังเพราะมีความโปร่งใส ทางแสง ในสถานะของแข็งอย่างกว้างขวาง ก๊าซอะตอมเดี่ยวมีโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ศูนย์กลางหน้า (fcc) ที่ค่อนข้างง่าย ซึ่งสามารถทำให้การตีความการครอบครองตำแหน่งและการแยกสนามผลึกของโมเลกุลแขกทำได้ง่ายขึ้น ในบางกรณี วัสดุ ที่ทำปฏิกิริยาได้เช่นมีเทนไฮโดรเจนหรือแอมโมเนียอาจถูกใช้เป็นวัสดุเจ้าบ้าน เพื่อศึกษาปฏิกิริยาของวัสดุเจ้าบ้านกับโมเลกุลแขก

การใช้เทคนิคการแยกเมทริกซ์ ทำให้สามารถสังเกตและระบุชนิดของสารที่มีอายุสั้นและมีปฏิกิริยาสูง เช่น ไอออน อนุมูลอิสระ และสารตัวกลางของปฏิกิริยาได้ด้วยวิธีการ ทางสเปกโทรสโกปีตัวอย่างเช่น สามารถใช้ก๊าซเฉื่อย คริปตอน ที่เป็นของแข็ง เพื่อสร้างเมทริกซ์เฉื่อยซึ่ง ไอออน F ⁻ ที่มีปฏิกิริยา สามารถอยู่ในสภาวะแยกทางเคมีได้^{[ 1 ]}สารที่มีปฏิกิริยาสามารถสร้างขึ้นภายนอก (ก่อนการตกตะกอน) อุปกรณ์แล้วควบแน่นภายในเมทริกซ์ (หลังการตกตะกอน) โดยการฉายรังสีหรือให้ความร้อนแก่สารตั้งต้น หรือโดยการรวมสารตั้งต้นสองชนิดเข้าด้วยกันบนพื้นผิวเมทริกซ์ที่กำลังเติบโต สำหรับการตกตะกอนของสารสองชนิด การควบคุมเวลาสัมผัสและอุณหภูมิอาจมีความสำคัญอย่างยิ่ง ใน การตกตะกอน แบบเจ็ทคู่สารทั้งสองชนิดมีเวลาสัมผัสที่สั้นกว่ามาก (และอุณหภูมิต่ำกว่า) เมื่อเทียบกับการตกตะกอนแบบเจ็ท รวม ด้วยเจ็ทแบบวงกลมเวลาสัมผัสสามารถปรับได้^{[ 2 ]}

ภายในเมทริกซ์เจ้าบ้านการหมุนและการเคลื่อนที่ของอนุภาคแขกมักถูกยับยั้ง ดังนั้น เทคนิคการแยกเมทริกซ์จึงอาจใช้เพื่อจำลองสเปกตรัมของสปีชีส์ในสถานะแก๊สโดยปราศจากการรบกวนจากการหมุนและการเคลื่อนที่ อุณหภูมิต่ำยังช่วยให้ได้สเปกตรัมที่เรียบง่ายขึ้น เนื่องจากมีเพียงสถานะควอนตัม อิเล็กตรอนและการสั่นสะเทือนระดับต่ำเท่านั้น ที่มีประชากรอยู่

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสเปกโทรสโกปีอินฟราเรด (IR)ซึ่งใช้ในการตรวจสอบการสั่นของโมเลกุลได้รับประโยชน์จากเทคนิคการแยกเมทริกซ์ ตัวอย่างเช่น ในสเปกตรัม IR ของฟลูออโรอีเทน ในเฟส แก๊ส บริเวณสเปกตรัมบางส่วนตีความได้ยากมาก เนื่องจากสถานะควอนตัมการสั่นซ้อนทับกับ สถานะควอนตัม การหมุนและการสั่น หลายสถานะอย่างมาก เมื่อฟลูออโรอีเทนถูกแยกใน เมทริกซ์ อาร์กอนหรือนีออนที่อุณหภูมิต่ำ การหมุนของโมเลกุลฟลูออโรอีเทนจะถูกยับยั้ง เนื่องจากสถานะควอนตัมการหมุนและการสั่นถูกดับลงในสเปกตรัม IR ของฟลูออโรอีเทนที่แยกในเมทริกซ์ จึงสามารถระบุสถานะควอนตัมการสั่นทั้งหมดได้^{[ 3 ]}ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของสเปกตรัมอินฟราเรดจำลองที่สามารถได้รับจากเคมีเชิงคำนวณ^{[ 4 ]}

การแยกเมทริกซ์มีต้นกำเนิดในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 จากการทดลองของนักเคมีแสงและนักฟิสิกส์ที่แช่แข็งตัวอย่างในก๊าซเหลว การทดลองการแยกครั้งแรกๆ เกี่ยวข้องกับการแช่แข็งสปีชีส์ในแก้ว อินทรีย์โปร่งใสที่อุณหภูมิต่ำ เช่น EPA (อีเทอร์/ไอโซเพนเทน/เอทานอล 5:5:2) เทคนิคการแยกเมทริกซ์สมัยใหม่ได้รับการพัฒนาอย่างกว้างขวางในช่วงทศวรรษ 1950 โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยGeorge C. Pimentel [ ^{5 ] ใน}ตอนแรกเขาใช้ก๊าซเฉื่อยที่มีจุดเดือดสูงกว่า เช่นซีนอนและไนโตรเจนเป็นวัสดุตัวกลาง และมักถูกกล่าวว่าเป็น "บิดาแห่งการแยกเมทริกซ์"

การระเหยด้วยเลเซอร์ในสเปกโทรสโกปีแบบแยกเมทริกซ์เกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1969 โดย Schaeffer และ Pearson โดยใช้ เลเซอร์ YAG ( yttrium aluminum garnet ) ในการระเหยคาร์บอน ซึ่งทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพื่อผลิตอะเซทิลีน พวกเขายังแสดงให้เห็นว่า โบรอนที่ระเหยด้วยเลเซอร์จะทำปฏิกิริยากับ HCl เพื่อสร้าง BCl₃ ช่วงทศวรรษ 1970 ห้องปฏิบัติการของ Koerner von Gustorf ใช้เทคนิคนี้ในการผลิตอะตอมโลหะอิสระ ซึ่งต่อมาถูกนำไปวางบนพื้นผิวอินทรีย์เพื่อใช้ในเคมีโลหะอินทรีย์การศึกษาทางสเปกโทรสโกปีเกี่ยวกับสารตัวกลางที่ทำปฏิกิริยาได้นั้นทำขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1980 โดย Bell Labs พวกเขาใช้การเรืองแสงที่เกิดจากเลเซอร์เพื่อจำแนกลักษณะของโมเลกุลหลายชนิด เช่น SnBi และ SiC₂ ของ Smalley ใช้เทคนิคนี้ร่วมกับแมสสเปกโทรเมตรีแบบไทม์ออฟไฟลต์โดยการวิเคราะห์คลัสเตอร์ของอะลูมิเนียม ด้วยผลงานของนักเคมีเช่นนี้การระเหยด้วยเลเซอร์ในสเปกโทรสโกปีการแยกเมทริกซ์จึงได้รับความนิยมมากขึ้นเนื่องจากความสามารถในการสร้างสารชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับโลหะ โลหะผสม และโมเลกุลและคลัสเตอร์ของสารกึ่งตัวนำ^{[ 6 ]}

• เคมีระหว่างเจ้าบ้านและแขก
• ก๊าซเฉื่อย
• ปฏิสัมพันธ์แวนเดอร์วาลส์
• พวกหัวรุนแรง

• ดันกิน, เอียน อาร์ (1998). เทคนิคการแยกเมทริกซ์ – แนวทางปฏิบัติ . อ็อกซ์ฟอร์ด: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด . ISBN 0-19-855863-5.
• Daintith, John (บรรณาธิการอาวุโส) (2004). พจนานุกรมเคมีฉบับออกซ์ฟอร์ด . ออกซ์ฟอร์ด: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด. ISBN 0-19-860918-3.{{cite book}}: |author=มีชื่อทั่วไป ( ความช่วยเหลือ )
• Ball, David W., Zakya H. Kafafiและคณะ, บรรณานุกรมของสเปกโทรสโกปีการแยกเมทริกซ์, 1954-1985 , สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยไรซ์, ฮูสตัน, 1988
• Dinu, Dennis F. "ฐานข้อมูลสเปกโทรสโกปีการแยกเมทริกซ์และการสลายตัวก่อนกำหนด"ฐานข้อมูลสเปกโทรสโกปีสืบค้นเมื่อ27 มกราคม 2026