Кварц кристалдары бірегей пьезоэлектрлік әсерінің арқасында көптеген салаларда маңызды рөл атқарады. Олардың қолданбалары электроника, коммуникация және аэроғарыш өнеркәсібін қоса, жоғары{1}}технологиялық секторлардың кең ауқымын қамтиды.
1.Кварцтық кристалдық осцилляторлар
Кварц кристалды осцилляторы кварц кристалын резонанстық жиілік{0}}таңдамалы тізбектің өзегі ретінде пайдаланады. Бұл осциллятор кварц кристалын жұқа тілімдерге дәл кесу және олардың беттеріне металл тақталарды бекіту арқылы жасалған. Оның жұмыс істеу принципі кері пьезоэлектрлік әсерге негізделген: кварц кристалдары айнымалы электр өрісінің әсерінен механикалық тербеледі. Әрбір кварц кристалында белгілі бір табиғи тербеліс жиілігі болғандықтан, қолданылатын электр өрісі осы жиілікке сәйкес келгенде резонанс пайда болады. Бұл сипаттама кварц кристалдарын жоғары-дәл резонанстық жиілік-селективті тізбектер үшін тамаша таңдау жасайды. Кварц кристалды осцилляторлары тамаша жиілік тұрақтылығына байланысты көптеген құрылғыларда, соның ішінде стандартты жиілік генераторларында, импульстік есептегіштерде және кварц сағаттарында негізгі рөл атқарады.
2. Кварц кристалының микробаланс
Кварц кристалының микробаланс (QCM) — электрод бетінің массасындағы өзгерістерді өлшеу үшін кварц кристалының пьезоэлектрлік әсерін пайдаланатын құрал. Ол 1960 жылдардың басында енгізілгеннен бері өте жоғары сезімталдықтың арқасында нанограмма-деңгейіндегі массаны анықтаудың қуатты құралына айналды. Оның жұмыс принципі кварц кристалды электродтың беттік массасының өзгеруі тербеліс тізбегінің шығыс электрлік сигналының жиілік өзгеруіне айналады. Бұл процесс жоғары дәлдіктегі өлшеу нәтижелерін алу үшін компьютерлер сияқты қосалқы жабдықпен талданады. Сондықтан кварц кристалды микробаланс медицина, химия өнеркәсібі, тамақ, биомедицина, қоршаған ортаны бақылау, өнеркәсіп және әскери сияқты көптеген салаларда маңызды рөл атқарады.
3. Пьезоэлектрлік биосенсор
(1) Пьезоэлектрлік иммуносенсор
Пьезоэлектрлік иммуносенсордың жұмыс принципі кварц кристалының бетіне антиденелерді немесе антигендерді бекіту және антиген мен антидене арасындағы белгілі бір жақындық реакциясын қолдану болып табылады. Өлшенетін антиген немесе антидене бекітілген тану затымен әрекеттескенде және арнайы адсорбция тудырғанда, кристалдың беттік массалық жүктемесі сәйкесінше артады. Бұл өзгерісті сенсордың жиілігінің өзгеруі арқылы бақылауға болады, осылайша адсорбцияланған антидене немесе антиген мөлшерін анықтауға болады.
(2) Пьезоэлектрлік гендік сенсор
ДНҚ анықтауға арналған пьезоэлектрлік гендік сенсордың негізгі принципі бір тізбекті ДНҚ зондты-кристалдық бетке бекіту болып табылады. Анықталатын ДНҚ тізбегі оған комплементарлы болса, қос тізбекті ДНҚ түзу үшін чипте будандастыру реакциясы жүреді. Бұл процесс кристалдық массаның ұлғаюына және бетінің тұтқыр серпімділігінің өзгеруіне әкеледі. Бұл өзгерістерді сенсор жиілігін өзгерту және желіні талдау арқылы өлшеуге болады.