多维分析确实已经被使用了很长一段时间！但凡使用过多维分析技术的人，或多或少都会赞同这个说法。

提到多维分析，我们通常是指将两种各具优势却又截然不同的分析方法联合，以共同分析化合物。

最为人们所知的多维分析技术是气相色谱-质谱联用技术。

图片来源：色谱学堂GCMS01

包括了气相色谱维度，即能够形成一连串保留时间不同或潜在有分子结构差异的成分；

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以及质谱维度，能够测量一些通过分子裂解得到的特异性离子碎片的质量。

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总的来说，通过色谱将一个样品的化学组分分离，通过质谱对分离的组分进行检测，使得气质联用准确度高，重现性好，灵敏度高。

显然，气相色谱缺乏分子特异性，因为它只能提供样品中每一种成分的色谱峰的响应值。

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如果我们能够给某个特定的成分赋予相应的响应值，那么气相色谱就能够提供可靠的分子信息。

因此，气质作为一种既能筛查，又能分析具体的目标化合物的方法被使用，我们既能得到完整样品的组成成分的“快照”，又能分析一种特定的成分。

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这种方法可以被接受，但也存在一些重要的问题。

对于单一的成分，质谱能发挥其特长，给出成分的组成信息和含量。

但质谱有两个基本的问题：质谱可能不能完全准确地鉴定成分，

对于样品中含有多种成分，且成分可能互相重叠的情况，质谱给出的是所有重叠化合物的综合结果。

第一个问题是质谱不可避免的缺陷：很多化合物都有着相似的质谱数据（比如同分异构体），因此导致质谱缺乏特异性。

在这种情况下，化合物的在气相色谱中的保留特性也许能为更进一步的鉴定提供帮助。

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对于第二个问题，解卷积或二级质谱也许能够剥离相互重叠的化合物，根据母离子和碎片的特定比例确认特定的化合物。

另一种多维分析是指多维分离。

在气相出现不久后就被提出，并且随微流控切换技术得到很好的推广，如今多维气相已经很成熟了，

有大量的生产商能提供自己版本的设备，并得到软件开发的支持。

多维气相色谱本质上只需要一个驱动器，

通过热切换把第一根色谱柱没有分离的部分转移到第二根

具有不同分离机制的色谱柱中继续分离——对于气相，

这种不同的分离机制就是需要转移到不同极性的色谱柱上。

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其中一个很重要的应用是对手性化合物的分析，在非手性柱未被分离的对映体，可被转移到另一根适合对映选择性的二维柱中。

通常来说，这些方法一般基于传统长度的一维色谱柱和二维色谱柱，因此化合物在后一根色谱柱上洗脱并不会太快，

并且通常也只有一小部分被筛选的成分被切换到二维色谱柱。

图片来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967315008833

这种方法有一个明显的局限性。对于一个在整个洗脱范围都存在重叠组分的样品来说，要分离整个样品中的组分，

就要求同时利用两根色谱柱各自的分离优势。这种情况下，就没有必要针对一小部分做柱切换，而是应该源源不断地进样。

Giddings提出了一个解决方案：使样品通过一维色谱柱分离，但是确保进样过程中那些在一维色谱柱已经实现分离的部分不会减少。

要达到上述的结果，就要求二维色谱柱上的洗脱时间应该比一维色谱柱上的出峰时间更短，

二维色谱柱应该足够短以至于能在一维色谱柱进样的同时完成分析。

这个想法由Phillips实现了，他是二维气相色谱全面发展的开创者。

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尽管大多数二维气相色谱的支持者所研究的样本都具有高复杂性，

以及在整个洗脱范围具有极高的分辨率，GCxGC上的损耗远低于对于这类样品分析过程中可预期的。

GC×GC具有一项独特却几乎很少被用到的特性，就是其所生成的二维图像空间 ,相较于1D和2D的洗脱时间的结果，堪称一个非常精准的化学属性“地图”。

于是，在二维图中，基于自身的物理化学特性，化合物可以被定位在一个特定的位置。

这些特性是指沸点，及在设定温度时和每个固定相之间特定的相互作用机制。

图片来源：https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15110

因此, 常见的说法是GC×GC在二度空间中体现出化合物结构，比如化合物相应位于反映其相关属性的区域。

在低极性二维柱上，烷烃将被洗脱得最晚; 若采用高极性二维色谱柱，烷烃将被最先洗脱。

图片来源：色谱学堂GC10

最新研究方面，有人提议对1D进行压力调谐，对双柱系统而言，这是一个能够有效地改变第一级柱分离当中极性的过程。

意味着样本中出峰相对位置可以调整，并且可能有助于优化实验的二维正交性和简化方法开发。

图片来源：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.6b02017

多维度已经进一步延伸到高级的多维色谱分析的产品设计上，包括以简单的方式连接的多根色谱柱，

各种流量切换装置和低温捕获程序，这样就允许在高级的多维分析上发展一系列新的运用。

其中包括一种全三维应用（GC×GC×GC），和混合的GC×GC-GC方法，即结合GC×GC，再热切换到第三根色谱柱上洗脱。

图片来源：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac300429y

这个技术最近又被应用在一个四色谱柱GC×GC-GC×GC的实验，用来研究肟的E/Z和R/S异构体的分离。

图片来源：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.7b00853

每一种异构体在第三根色谱柱上发生化学转化，到第四根色谱柱上测量同分异构体的丰度。

这种新型的混合型GC设计和应用无法在传统GC配置中进行。

这种多维分析的优势已经超越了概念层面，变成了现实并且还在不断优化中，这是色谱分析人员无法通过一维和二维实现的。

毫无疑问，这些先进的多维分析技术，能够更好的解决高度复杂样品（最好是溶质能够完全溶解）的分析问题，

提供更多的信息，以达到分析者的期望。