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Matrixisolation

Matrixisolation
Matrixisolation: A. Closed-Cycle Cryocooler (4K), B. FTIR & UV/VIS Spektrometer, C. NdYAG-Laser für Laserablation, D. Massenspektrometer, E. Öldiffusionspumpe

Die Matrixisolationsspektroskopie stellt eine Methode zur Untersuchung von Intermediaten und neuartigen meist sehr instabilen Verbindungen dar. Hierfür werden bereits dargestellte oder in-situ erzeugte Moleküle in einer meist inerten Edelgasmatrix bei sehr tiefen Temperaturen, z.B. 4 Kelvin, ausgefroren. Diese isolierten Moleküle können dann mittels spektroskopischer Methoden wie z.B. der Infrarot oder Raman Spektroskopie charakterisiert werden.

Dabei liegt ein wesentlicher Vorteil darin, dass die Moleküle durch ihre geringe Konzentration (~ 0,1%) in dem sogenannten inerten Matrixmaterial wie den Edelgasen Neon oder Argon ausgefroren vorliegen. Dies führt zum einen zu sehr scharfen Banden im Spektrum zum anderen können Diffusionsprozesse oder Reaktionen wie z.B. Dimerisierungen verhindert werden. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gerade bei der Untersuchung von hochfluorierten und sehr reaktiven Verbindungen.

Über die Isolation in inerten Materialien wie Neon, Argon, Krypton, Stickstoff usw. hinaus, besteht jedoch auch die Möglichkeit sogenannte Reaktivmatrizen zu entwickeln. So ist eines unserer Ziele die Entwicklung von reinen Fluormatrizen um Elemente in ihren höchsten Oxidationsstufen zu stabilisieren. 

Zur Charakterisierung der Zielmoleküle sind zahlreiche Methoden bereits zum Einsatz gekommen wie z.B. IR-, Raman- und UV/VIS-Spektroskopie aber auch ESR, Mössbauer, Fluoreszenz Spektrsokopie wurden schon angewendet.


Weiterführende Literatur:

Matrixisolation: Erzeugung und Nachweis reaktiver Moleküle,
H. Schnöckel, S. Schunck, Chem. unserer Zeit 1987 21, 73-81

Erzeugung und spektroskopische Untersuchung transienter Moleküle
G. M. Lask, R. Schlachta, V. E. Bondybey, , Chem. unserer Zeit 1994, 28, 241-252

The spectroscopy of molecular reaction intermediates trapped in solid rare gases
M. E. Jacox, Chem. Soc. 2002, 31, 108-115


Eigene Arbeiten zur Matrixisolation:

Beyond Iron Trifluoride: A Matrix-Isolation and Quantum-Chemical Investigation of FeF4

Tobias Schlöder, Thomas Vent-Schmidt, Sebastian Riedel Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 12063–12067

Investigation of missing links in gold fluorine chemistry by matrix-isolation spectroscopy and quantum-chemical calculations

Xuefeng Wang, Lester Andrews, Knut Willmann, Felix Brosi, Sebastian Riedel Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 10628–10632 

Formation and Characterization of HUF and DUF in Solid Argon

Thomas Vent-Schmidt, Rodney Dale Hunt, Lester Andrews, Sebastian Riedel Chem. Comm. 2013, 49, 3863–3865