Kwartskristalle speule, vanwege hun uniek piëzo-elektries effect, un essentiële rol in versjillende vakgebede. Hun toepassinge umvatte ‘n breid scala aon high-sectore, boe-oonder elektronica, communicatie en loch- en ruimtevaart.
1.Kwartskristal oscillatore
‘n Kwartskristaloscillator gebruuk ‘n kwartskristal es de kern vaan ‘n resonantiefrequentie-selectief circuit. Dees oscillator is gemaak door ‘n kwartskristal persies in dunne sjeije te snije en metaole plate aon de oppervlakte te bevestige. ‘t Bedieningsprincipe is gebaseerd op ‘t inverse piëzo-elektries effect: kwartskristalle vibrere mechanisch oonder invlood vaan ‘n wisselend elektrisch veld. Umdet eder kwartskristal ‘n specifieke natuurlike trillingsfrequentie heet, treid resonantie op es ‘n touwgepas elektrisch veld euvereinkump mit dees frequentie. Deze eigesjap maak kwartskristalle un ideale keuze veur hoeg-precisie resonantiefrequentie-selectieve sjakelinge. Kwartkristaloscillatore spele, vanwege hun oetstekende frequentiestabiliteit, ‘n sleutelrol in talrieke apparate, boe-oonder standaardfrequentiegeneratore, pulstèllers en kwartsklokke.
2. Microbalans veur kwartskristal
Quartz Crystal Microbalance (QCM) is un instrumint dat ut piëzo-elektries effect vaan kwartskristal gebruuk um veranderinge in de oppervlaktemassa vaan de elektrode te mete. Sinds de introduksie in de vreuge jaore 60 is ‘t ‘n krachtig hulpmiddel gewore veur massadetectie op nanogram-niveau vaanwege de extreem hoege geveulegheid. ‘t Werkingsprincipe is dat de verandering in de oppervlaktemassa vaan de kwartskristalelektrode weurt umgezat in ‘n frequentieverandering vaan ‘t oetvoerelektrisch signaal vaan ‘t oscillatiecircuit. Dit proces weurt vervolgens geanalyseerd door extra apparatuur wie computers um hoeg-metingsresultate te kriege. Daorum sjpeelt de microbalanse vaan kwartskristalle ‘n essentiële rol in väöl gebeje wie geneeskunde, chemische industrie, voedsel, biogeneeskunde, milieucontrole, industrie en leger.
3. Piezo-elektries biosensor
(1) Piezo-elektrische immunosensor
‘t Werkbeginsel vaan de piëzo-elektrische immunosensor is um antiliechame of antigene op ‘t oppervlak vaan kwartskristal te bevestige en de specifieke affiniteitsreactie tusse antigeen en antiliechaam te gebruke. Es ‘t gemaete antigeen of antiliechaam interageert mit de vaste herkinningssubstantie en specifieke adsorptie produceert, zal de oppervlaktemassabelasting vaan ‘t kristal dienoovereenkomstig touwnumme. Dees verandering kin weure gecontroleerd door de frequentieverandering vaan de sensor, boedoor de wieväölheid geadsorbeerde antiliechaam of antigeen weurt bepaold.
(2) Piezo-elektrische gensensor
‘t Basisprincipe vaan de piëzo-elektrische gensensor veur DNA-detectie is um de ein-strengde DNA-sonde op ‘t kristaloppervlak te bevestige. Es de gedetecteerde DNA-sequentie d’r aanvullend is, trejt d’r ‘n hybridisatiereaksie op de chip op um dubbel-streng DNA te vörme. Dit proces zal leie tot ‘n touwnaome in kristalmassa en veranderinge in oppervlakteviscoelasticiteit. Dees veranderinge kinne weure gemete door frequentieverandering vaan de sensor en netwerkanalyse.