Os cristais de cuarzo, debido ao seu único efecto piezoeléctrico, xogan un papel vital en numerosos campos. As súas aplicacións abranguen unha ampla gama de sectores de alta-tecnoloxía, como a electrónica, as comunicacións e o aeroespacial.
1.Osciladores de cristal de cuarzo
Un oscilador de cristal de cuarzo utiliza un cristal de cuarzo como núcleo dun circuíto selectivo de frecuencia de resonancia-. Este oscilador constrúese cortando con precisión un cristal de cuarzo en rodajas finas e unindo placas metálicas ás súas superficies. O seu principio de funcionamento baséase no efecto piezoeléctrico inverso: os cristais de cuarzo vibran mecánicamente baixo a influencia dun campo eléctrico alterno. Debido a que cada cristal de cuarzo ten unha frecuencia de vibración natural específica, a resonancia prodúcese cando un campo eléctrico aplicado coincide con esta frecuencia. Esta característica fai dos cristais de cuarzo unha opción ideal para circuítos selectivos de frecuencia de resonancia de alta -precisión-. Os osciladores de cristal de cuarzo, debido á súa excelente estabilidade de frecuencia, xogan un papel fundamental en numerosos dispositivos, incluíndo xeradores de frecuencia estándar, contadores de pulsos e reloxos de cuarzo.
2. Microbalanza de cristal de cuarzo
A microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) é un instrumento que utiliza o efecto piezoeléctrico do cristal de cuarzo para medir os cambios na masa superficial do electrodo. Desde a súa introdución a principios dos anos 60, converteuse nunha poderosa ferramenta para a detección de masas a nivel de nanogramas-debido á súa extremadamente alta sensibilidade. O seu principio de funcionamento é que o cambio na masa superficial do electrodo de cristal de cuarzo converterase nun cambio de frecuencia do sinal eléctrico de saída do circuíto de oscilación. Este proceso é entón analizado por equipos auxiliares, como ordenadores, para obter resultados de medición de alta-precisión. Polo tanto, a microbalanza de cristal de cuarzo xoga un papel vital en moitos campos como a medicina, a industria química, a alimentación, a biomedicina, a vixilancia ambiental, a industria e o militar.
3. Biosensor piezoeléctrico
(1) Inmunosensor piezoeléctrico
O principio de funcionamento do inmunosensor piezoeléctrico é fixar anticorpos ou antíxenos na superficie do cristal de cuarzo e utilizar a reacción de afinidade específica entre o antíxeno e o anticorpo. Cando o antíxeno ou anticorpo que se vai medir interactúa coa substancia de recoñecemento fixa e produce adsorción específica, a carga de masa superficial do cristal aumentará en consecuencia. Este cambio pódese controlar mediante o cambio de frecuencia do sensor, determinando así a cantidade de anticorpo ou antíxeno adsorbido.
(2) Sensor de xenes piezoeléctricos
O principio básico do sensor de xenes piezoeléctricos para a detección de ADN é fixar a-sonda de ADN monocatenaria na superficie do cristal. Cando a secuencia de ADN que se vai detectar é complementaria a ela, a reacción de hibridación ocorre no chip para formar ADN de dobre-catenamento. Este proceso levará a un aumento da masa cristalina e cambios na viscoelasticidade da superficie. Estes cambios pódense medir mediante o cambio de frecuencia do sensor e a análise da rede.