Кварц кристаллдары, уникалдуу пьезоэлектрдик эффектинин аркасында көптөгөн тармактарда маанилүү роль ойнойт. Алардын колдонмолору электроника, байланыш жана аэрокосмос сыяктуу жогорку-технологиялык секторлордун кеңири спектрин камтыйт.
1.Кварцтык кристаллдык осцилляторлор
Кварц кристаллынын осциллятору кварц кристалын резонанстык жыштык-тандоо схемасынын өзөгү катары колдонот. Бул осциллятор кварц кристалын жука тилкелерге так кесүү жана алардын беттерине металл плиталарды бекитүү жолу менен курулган. Анын иштөө принциби тескери пьезоэлектрдик эффектке негизделген: кварц кристаллдары өзгөрмө электр талаасынын таасири астында механикалык термелет. Ар бир кварц кристаллынын белгилүү бир табигый термелүү жыштыгы бар болгондуктан, колдонулган электр талаасы ушул жыштыкка дал келгенде резонанс пайда болот. Бул өзгөчөлүк кварц кристаллдарын жогорку-тактык резонанстык жыштык-тандоо схемалары үчүн идеалдуу тандоо кылат. Кварц кристаллынын осцилляторлору эң сонун жыштык туруктуулугунан улам көптөгөн приборлордо, анын ичинде стандарттык жыштык генераторлордо, импульс эсептегичтеринде жана кварц сааттарында негизги ролду ойнойт.
2. Кварц кристаллынын микробаланс
Quartz Crystal Microbalance (QCM) - электроддун беттик массасынын өзгөрүшүн өлчөө үчүн кварц кристаллынын пьезоэлектрдик эффектин колдонгон аспап. 1960-жылдардын башында киргизилгенден бери, ал өтө жогорку сезгичтигинен улам нанограмма-деңгээлинде массаны аныктоо үчүн күчтүү курал болуп калды. Анын иштөө принциби кварц кристалл электродунун беттик массасынын өзгөрүшү термелүү схемасынын чыгыш электрдик сигналынын жыштыгынын өзгөрүшүнө айланат. Бул процесс андан кийин жогорку тактыктагы өлчөө натыйжаларын алуу үчүн компьютерлер сыяктуу көмөкчү жабдуулар тарабынан талданат. Ошондуктан, кварц кристаллынын микробаланс дары, химиялык өнөр жай, тамак-аш, биомедицина, айлана-чөйрөнү көзөмөлдөө, өнөр жай жана аскердик сыяктуу көптөгөн тармактарда маанилүү ролду ойнойт.
3. Пьезоэлектрдик биосенсор
(1) Пьезоэлектрдик иммуносенсор
Пьезоэлектрдик иммуносенсордун иштөө принциби кварц кристаллынын бетине антителолорду же антигендерди бекитүү жана антиген менен антитело ортосундагы өзгөчө жакындык реакциясын колдонуу болуп саналат. Өлчөнө турган антиген же антитело белгиленген таанылуучу зат менен өз ара аракеттенип, спецификалык адсорбцияны пайда кылганда, кристаллдын беттик массасынын жүгү ошого жараша көбөйөт. Бул өзгөрүүнү сенсордун жыштыгы өзгөрүшү менен байкоого болот, ошону менен адсорбцияланган антитело же антигендин көлөмү аныкталат.
(2) Пьезоэлектрдик ген сенсору
ДНКны аныктоо үчүн пьезоэлектрдик ген сенсорунун негизги принциби кристаллдын бетине-бир катарлуу ДНК зондун бекитүү болуп саналат. Аныкталууга тийиш болгон ДНК ырааттуулугу ага комплементардуу болгондо чипте гибриддештирүү реакциясы жүрүп, кош -спиралдуу ДНКны пайда кылат. Бул процесс кристалл массасынын көбөйүшүнө жана беттин илешкектүүлүгүнүн өзгөрүшүнө алып келет. Бул өзгөрүүлөр сенсор жана тармак талдоо жыштыгын өзгөртүү менен ченесе болот.