Os cristais de quartzo, devido ao seu efeito piezoelétrico único, desempenham um papel vital em vários campos. Suas aplicações abrangem uma ampla variedade de setores-de alta tecnologia, incluindo eletrônicos, comunicações e aeroespacial.
1.Osciladores de cristal de quartzo
Um oscilador de cristal de quartzo usa um cristal de quartzo como núcleo de um circuito seletivo-de frequência ressonante. Este oscilador é construído cortando com precisão um cristal de quartzo em fatias finas e fixando placas de metal em suas superfícies. Seu princípio de funcionamento baseia-se no efeito piezoelétrico inverso: os cristais de quartzo vibram mecanicamente sob a influência de um campo elétrico alternado. Como cada cristal de quartzo tem uma frequência de vibração natural específica, a ressonância ocorre quando um campo elétrico aplicado corresponde a essa frequência. Essa característica torna os cristais de quartzo a escolha ideal para circuitos seletivos de frequência ressonante de alta-precisão-. Os osciladores de cristal de quartzo, devido à sua excelente estabilidade de frequência, desempenham um papel fundamental em vários dispositivos, incluindo geradores de frequência padrão, contadores de pulso e relógios de quartzo.
2. Microbalança de cristal de quartzo
Microbalança de cristal de quartzo (QCM) é um instrumento que usa o efeito piezoelétrico do cristal de quartzo para medir mudanças na massa superficial do eletrodo. Desde sua introdução no início da década de 1960, ele se tornou uma ferramenta poderosa para detecção de massa em nível de nanograma-devido à sua sensibilidade extremamente alta. Seu princípio de funcionamento é que a mudança na massa superficial do eletrodo de cristal de quartzo será convertida em uma mudança de frequência do sinal elétrico de saída do circuito de oscilação. Esse processo é então analisado por equipamentos auxiliares, como computadores, para obter resultados de medição de alta{5}}precisão. Portanto, a microbalança de cristal de quartzo desempenha um papel vital em muitos campos, como medicina, indústria química, alimentos, biomedicina, monitoramento ambiental, indústria e militar.
3. Biossensor piezoelétrico
(1) imunossensor piezoelétrico
O princípio de funcionamento do imunossensor piezoelétrico é fixar anticorpos ou antígenos na superfície do cristal de quartzo e utilizar a reação de afinidade específica entre antígeno e anticorpo. Quando o antígeno ou anticorpo a ser medido interage com a substância de reconhecimento fixa e produz adsorção específica, a carga de massa superficial do cristal aumentará proporcionalmente. Esta alteração pode ser monitorizada pela alteração da frequência do sensor, determinando assim a quantidade de anticorpo ou antigénio adsorvido.
(2) Sensor genético piezoelétrico
O princípio básico do sensor genético piezoelétrico para detecção de DNA é fixar a-sonda de DNA de fita simples na superfície do cristal. Quando a sequência de DNA a ser detectada é complementar a ela, ocorre uma reação de hibridização no chip para formar DNA de fita dupla-. Este processo levará a um aumento na massa do cristal e mudanças na viscoelasticidade da superfície. Essas mudanças podem ser medidas pela mudança de frequência do sensor e pela análise da rede.