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<title>Matrixisolation</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading">Matrixisolation</h1>

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<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr">Matrixisolation ist eine Methode für Isolation reaktiver <a href="Molek%C3%BCl" title="Molekül">Moleküle</a>, um deren Untersuchung zu ermöglichen. Diese Moleküle werden bei sehr tiefer Temperatur in niedriger <a href="Konzentration_(Chemie)" title="Konzentration (Chemie)">Konzentration</a> in eine feste Matrix eines inerten Materials eingebettet und können so <a href="Spektroskopisch" class="mw-redirect" title="Spektroskopisch">spektroskopisch</a> untersucht werden. Als Matrixmaterial werden vor allem feste <a href="Edelgase" title="Edelgase">Edelgase</a> oder <a href="Feststickstoff" title="Feststickstoff">Feststickstoff</a> verwendet. Als spektroskopische Techniken kommen hauptsächlich <a href="Infrarotspektroskopie" title="Infrarotspektroskopie">Infrarotspektroskopie</a> und <a href="UV/VIS-Spektroskopie" title="UV/VIS-Spektroskopie">UV/VIS-Spektroskopie</a> zur Anwendung.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>

Die ersten Versuche in diesem Bereich wurden 1924 durchgeführt, wobei <a href="Feststickstoff" title="Feststickstoff">fester Stickstoff</a> mit <a href="R%C3%B6ntgenstrahlung" title="Röntgenstrahlung">Röntgenstrahlung</a> beschossen wurde, was die Aufnahme von <a href="Emissionsspektrum" title="Emissionsspektrum">Emissionsspektren</a> ermöglichte.<a href="#cite_note-:0-1">[1]</a> Diverse Studien wurden in den 1950er-Jahren von <a href="George_C._Pimentel" title="George C. Pimentel">George C. Pimentel</a> durchgeführt, der zeigte, dass unter geeigneten Bedingungen <a href="Stickstoffdioxid" title="Stickstoffdioxid">Stickstoffdioxid</a> in einer Matrix aus <a href="Methylcyclohexan" title="Methylcyclohexan">Methylcyclohexan</a> gefangen werden kann, ohne dass es dimerisiert und dass <a href="Stickstoffwasserstoffs%C3%A4ure" title="Stickstoffwasserstoffsäure">Stickstoffwasserstoffsäure</a> in einer Matrix aus <a href="Tetrachlormethan" title="Tetrachlormethan">Tetrachlormethan</a> daran gehindert wird, <a href="Wasserstoffbr%C3%BCckenbindung" title="Wasserstoffbrückenbindung">Wasserstoffbrücken</a> auszubilden.<a href="#cite_note-:1-2">[2]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verfahren">Verfahren</h2></div>

Bei der Matrixisolation werden Moleküle in einem festen Käfig aus einer inerten Substanz (der Matrix) bei tiefen Temperaturen isoliert. Die Matrix verhindert Reaktionen, die durch das Zusammentreffen von Teilchen zustande kommen könnten. Außerdem verhindert sie auch andere Arten intermolekularer Interaktionen, sodass Phänomene untersucht werden können, die sonst nur in der <a href="Gas" title="Gas">Gasphase</a> auftreten. Zusätzlich kann die tiefe Temperatur auch viele <a href="Umlagerungsreaktion" class="mw-redirect" title="Umlagerungsreaktion">Umlagerungsreaktionen</a> verhindern. So können Moleküle ausgiebig untersucht werden, die sich sonst wegen sehr kurzer Lebenszeiten nicht untersuchen lassen.<a href="#cite_note-:0-1">[1]</a> Durch die chemische Reaktion zweier Verbindungen oder eine Zersetzungsreaktion (<a href="Pyrolyse" title="Pyrolyse">Pyrolyse</a>, <a href="Elektrostatische_Entladung" title="Elektrostatische Entladung">elektrische Entladung</a>, <a href="Photolyse" title="Photolyse">Photolyse</a>) können reaktive Teilchen gebildet werden. Werden diese in einem inerten Material schnell und stark genug abgekühlt, verfestigt sich das inerte Material und bildet eine Matrix, in der die reaktiven Teilchen fest eingeschlossen sind und eine mögliche Reaktion verhindert wird. Im Falle der Photolyse ist es sogar möglich, zuerst die Matrix zu bilden und dann erst die reaktiven Teilchen zu erzeugen.<a href="#cite_note-:1-2">[2]</a> Als Matrixmaterialien eignen sich vor allem <a href="Stickstoff" title="Stickstoff">Stickstoff</a> und <a href="Edelgase" title="Edelgase">Edelgase</a>, wobei die Temperatur zur Verfestigung maximal ein Drittel des jeweiligen Schmelzpunktes betragen sollte, also etwa 9 K für <a href="Neon" title="Neon">Neon</a>, 29 K für <a href="Argon" title="Argon">Argon</a>, 40 K für <a href="Krypton" title="Krypton">Krypton</a>, 55 K für <a href="Xenon" title="Xenon">Xenon</a> und 26 K für Stickstoff. Dazu muss <a href="Fl%C3%BCssigwasserstoff" class="mw-redirect" title="Flüssigwasserstoff">flüssiger Wasserstoff</a> oder <a href="Fl%C3%BCssighelium" class="mw-redirect" title="Flüssighelium">flüssiges Helium</a> als Kühlmittel eingesetzt werden.<a href="#cite_note-:0-1">[1]</a> Die isolierten reaktiven Teilchen werden meist mittels <a href="Infrarotspektroskopie" title="Infrarotspektroskopie">IR-Spektroskopie</a> untersucht. Andere mögliche Untersuchungsmethoden sind <a href="UV/VIS-Spektroskopie" title="UV/VIS-Spektroskopie">UV/VIS-Spektroskopie</a>, <a href="Elektronenspinresonanz" title="Elektronenspinresonanz">Elektronenspinresonanz</a> oder <a href="Fluoreszenzspektroskopie" title="Fluoreszenzspektroskopie">Fluoreszenzspektroskopie</a>.<a href="#cite_note-3">[3]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendung">Anwendung</h2></div>

Mittels Matrixisolation wurde viele kurzlebige und hochreaktive Teilchen untersucht. Bei der <a href="Photolyse" title="Photolyse">Photolyse</a> von <a href="Methansulfonylazid" title="Methansulfonylazid">Methansulfonylazid</a><a href="#cite_note-4">[4]</a> oder <a href="Sulfuryldiazid" title="Sulfuryldiazid">Sulfuryldiazid</a><a href="#cite_note-5">[5]</a> in einer Matrix aus <a href="Argon" title="Argon">Argon</a> werden <a href="Nitrene" title="Nitrene">Nitrene</a> gebildet. <a href="Cyclobutadien" title="Cyclobutadien">Cyclobutadien</a> kann aus 2-Oxabicyclo[2.2.0]hex-5-en-3-on gewonnen und durch Matrixisolation untersucht werden.<a href="#cite_note-6">[6]</a> Auch das gespannte <a href="Alkine" title="Alkine">Cycloalkin</a> <a href="Cyclohexin" title="Cyclohexin">Cyclohexin</a> und das <a href="Arine" title="Arine">Arin</a> Benzin konnten nur durch Matrixisolation spektroskopisch untersucht werden.<a href="#cite_note-7">[7]</a> Weiterhin wurde die Matrixisolation beispielsweise zur Untersuchung von <a href="Carbonyloxide" title="Carbonyloxide">Carbonyloxiden</a>,<a href="#cite_note-8">[8]</a> <a href="Isothiocyans%C3%A4ure" title="Isothiocyansäure">Isothiocyansäure</a>,<a href="#cite_note-9">[9]</a> <a href="Nitrilsulfide" title="Nitrilsulfide">Nitrilsulfiden</a><a href="#cite_note-10">[10]</a> und <a href="Kohlens%C3%A4ure" title="Kohlensäure">Kohlensäure</a><a href="#cite_note-11">[11]</a> verwendet.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-:0-1">↑ <a href="#cite_ref-:0_1-0">a</a> <a href="#cite_ref-:0_1-1">b</a> <a href="#cite_ref-:0_1-2">c</a> Stephen Cradock, A. J. Hinchcliffe: <cite style="font-style:italic">Matrix Isolation: A Technique for the Study of Reactive Inorganic Species</cite>. CUP Archive, 1975, ISBN 978-0-521-20759-1, S. 1–2 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.google.de/books/edition/Matrix_Isolation/Fw49AAAAIAAJ?hl=de&gbpv=1&dq=matrix%20isolation%20nitrogen&pg=PA1&printsec=frontcover">google.de</a> [abgerufen am 30. Juni 2025]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.au=Stephen+Cradock%2C+A.+J.+Hinchcliffe&rft.btitle=Matrix+Isolation%3A+A+Technique+for+the+Study+of+Reactive+Inorganic+Species&rft.date=1975-10-09&rft.genre=book&rft.isbn=9780521207591&rft.pages=1-2&rft.pub=CUP+Archive" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-:1-2">↑ <a href="#cite_ref-:1_2-0">a</a> <a href="#cite_ref-:1_2-1">b</a> Eric Whittle, David A. Dows, George C. Pimentel: <cite style="font-style:italic">Matrix Isolation Method for the Experimental Study of Unstable Species</cite>. In: <cite style="font-style:italic">The Journal of Chemical Physics</cite>. Band 22, Nr. 11, 1. November 1954, S. 1943–1943, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1063/1.1739957">10.1063/1.1739957</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Matrix+Isolation+Method+for+the+Experimental+Study+of+Unstable+Species&rft.au=Eric+Whittle%2C+David+A.+Dows%2C+George+C.+Pimentel&rft.date=1954-11-01&rft.doi=10.1063%2F1.1739957&rft.genre=journal&rft.issue=11&rft.jtitle=The+Journal+of+Chemical+Physics&rft.pages=1943-1943&rft.volume=22" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-3"><a href="#cite_ref-3">↑</a> Pankaj Dubey, Jyoti Saini, Kanupriya Verma, Ginny Karir, Anamika Mukhopadhyay, K.S. Viswanathan: <cite style="font-style:italic">Matrix Isolation Spectroscopy—A Window to Molecular Processes</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Molecular and Laser Spectroscopy</cite>. Elsevier, 2018, ISBN 978-0-12-849883-5, S. 317–340, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/b978-0-12-849883-5.00014-0">10.1016/b978-0-12-849883-5.00014-0</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Matrix+Isolation+Spectroscopy%E2%80%94A+Window+to+Molecular+Processes&rft.au=Pankaj+Dubey%2C+Jyoti+Saini%2C+Kanupriya+Verma%2C+...&rft.btitle=Molecular+and+Laser+Spectroscopy&rft.date=2018&rft.doi=10.1016%2Fb978-0-12-849883-5.00014-0&rft.genre=book&rft.isbn=9780128498835&rft.pages=317-340&rft.pub=Elsevier" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-4"><a href="#cite_ref-4">↑</a> Guohai Deng, Dingqing Li, Zhuang Wu, Hongmin Li, Eduard Bernhardt, Xiaoqing Zeng: <cite style="font-style:italic">Methanesulfonyl Azide: Molecular Structure and Photolysis in Solid Noble Gas Matrices</cite>. In: <cite style="font-style:italic">The Journal of Physical Chemistry A</cite>. Band 120, Nr. 28, 21. Juli 2016, S. 5590–5597, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/acs.jpca.6b05533">10.1021/acs.jpca.6b05533</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Methanesulfonyl+Azide%3A+Molecular+Structure+and+Photolysis+in+Solid+Noble+Gas+Matrices&rft.au=Guohai+Deng%2C+Dingqing+Li%2C+Zhuang+Wu%2C+...&rft.date=2016-07-21&rft.doi=10.1021%2Facs.jpca.6b05533&rft.genre=journal&rft.issue=28&rft.jtitle=The+Journal+of+Physical+Chemistry+A&rft.pages=5590-5597&rft.volume=120" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-5"><a href="#cite_ref-5">↑</a> Xuelin Dong, Guohai Deng, Jian Xu, Hongmin Li, Xiaoqing Zeng: <cite style="font-style:italic">Decomposition of Sulfonyl Azide Isocyanate and Sulfonyl Diazide: The Oxygen-Shifted Curtius Rearrangement via Sulfonyl Nitrenes</cite>. In: <cite style="font-style:italic">The Journal of Physical Chemistry A</cite>. Band 122, Nr. 43, 1. November 2018, S. 8511–8519, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/acs.jpca.8b06655">10.1021/acs.jpca.8b06655</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Decomposition+of+Sulfonyl+Azide+Isocyanate+and+Sulfonyl+Diazide%3A+The+Oxygen-Shifted+Curtius+Rearrangement+via+Sulfonyl+Nitrenes&rft.au=Xuelin+Dong%2C+Guohai+Deng%2C+Jian+Xu%2C+...&rft.date=2018-11-01&rft.doi=10.1021%2Facs.jpca.8b06655&rft.genre=journal&rft.issue=43&rft.jtitle=The+Journal+of+Physical+Chemistry+A&rft.pages=8511-8519&rft.volume=122" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-6"><a href="#cite_ref-6">↑</a> Günther Maier: <cite style="font-style:italic">The Cyclobutadiene Problem</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Angewandte Chemie International Edition in English</cite>. Band 13, Nr. 7, Juli 1974, S. 425–438, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/anie.197404251">10.1002/anie.197404251</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=The+Cyclobutadiene+Problem&rft.au=G%C3%BCnther+Maier&rft.date=1974-07&rft.doi=10.1002%2Fanie.197404251&rft.genre=journal&rft.issue=7&rft.jtitle=Angewandte+Chemie+International+Edition+in+English&rft.pages=425-438&rft.volume=13" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-7"><a href="#cite_ref-7">↑</a> Christian M. Gampe, Erick M. Carreira: <cite style="font-style:italic">Arynes and Cyclohexyne in Natural Product Synthesis</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Angewandte Chemie International Edition</cite>. Band 51, Nr. 16, 16. April 2012, S. 3766–3778, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/anie.201107485">10.1002/anie.201107485</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Arynes+and+Cyclohexyne+in+Natural+Product+Synthesis&rft.au=Christian+M.+Gampe%2C+Erick+M.+Carreira&rft.date=2012-04-16&rft.doi=10.1002%2Fanie.201107485&rft.genre=journal&rft.issue=16&rft.jtitle=Angewandte+Chemie+International+Edition&rft.pages=3766-3778&rft.volume=51" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-8"><a href="#cite_ref-8">↑</a> William H. Bunnelle: <cite style="font-style:italic">Preparation, properties, and reactions of carbonyl oxides</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Chemical Reviews</cite>. Band 91, Nr. 3, 1. Mai 1991, S. 335–362, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/cr00003a003">10.1021/cr00003a003</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Preparation%2C+properties%2C+and+reactions+of+carbonyl+oxides&rft.au=William+H.+Bunnelle&rft.date=1991-05-01&rft.doi=10.1021%2Fcr00003a003&rft.genre=journal&rft.issue=3&rft.jtitle=Chemical+Reviews&rft.pages=335-362&rft.volume=91" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-9"><a href="#cite_ref-9">↑</a> Maria Wierzejewska, Robert Wieczorek: <cite style="font-style:italic">Infrared matrix isolation and ab initio studies on isothiocyanic acid HNCS and its complexes with nitrogen and xenon</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Chemical Physics</cite>. Band 287, Nr. 1-2, Februar 2003, S. 169–181, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/S0301-0104%2802%2900989-8">10.1016/S0301-0104(02)00989-8</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Infrared+matrix+isolation+and+ab+initio+studies+on+isothiocyanic+acid+HNCS+and+its+complexes+with+nitrogen+and+xenon&rft.au=Maria+Wierzejewska%2C+Robert+Wieczorek&rft.date=2003-02&rft.doi=10.1016%2FS0301-0104%2802%2900989-8&rft.genre=journal&rft.issue=1-2&rft.jtitle=Chemical+Physics&rft.pages=169-181&rft.volume=287" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-10"><a href="#cite_ref-10">↑</a> Curt. Wentrup, Peter. Kambouris: <cite style="font-style:italic">N-Sulfides. Dinitrogen sulfide, thiofulminic acid, and nitrile sulfides</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Chemical Reviews</cite>. Band 91, Nr. 3, 1. Mai 1991, S. 363–373, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/cr00003a004">10.1021/cr00003a004</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=N-Sulfides.+Dinitrogen+sulfide%2C+thiofulminic+acid%2C+and+nitrile+sulfides&rft.au=Curt.+Wentrup%2C+Peter.+Kambouris&rft.date=1991-05-01&rft.doi=10.1021%2Fcr00003a004&rft.genre=journal&rft.issue=3&rft.jtitle=Chemical+Reviews&rft.pages=363-373&rft.volume=91" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-11"><a href="#cite_ref-11">↑</a> Jürgen Bernard, Markus Seidl, Ingrid Kohl, Klaus R. Liedl, Erwin Mayer, Óscar Gálvez, Hinrich Grothe, Thomas Loerting: <cite style="font-style:italic">Spectroscopic Observation of Matrix‐Isolated Carbonic Acid Trapped from the Gas Phase</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Angewandte Chemie International Edition</cite>. Band 50, Nr. 8, 18. Februar 2011, S. 1939–1943, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/anie.201004729">10.1002/anie.201004729</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Matrixisolation&rft.atitle=Spectroscopic+Observation+of+Matrix%E2%80%90Isolated+Carbonic+Acid+Trapped+from+the+Gas+Phase&rft.au=J%C3%BCrgen+Bernard%2C+Markus+Seidl%2C+Ingrid+Kohl%2C+...&rft.date=2011-02-18&rft.doi=10.1002%2Fanie.201004729&rft.genre=journal&rft.issue=8&rft.jtitle=Angewandte+Chemie+International+Edition&rft.pages=1939-1943&rft.volume=50" style="display:none">

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Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/4292889-8">4292889-8</a> </div>

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