Kvars kristalları unikal pyezoelektrik effektinə görə çoxsaylı sahələrdə mühüm rol oynayır. Onların tətbiqləri elektronika, rabitə və aerokosmik sənaye daxil olmaqla, yüksək{1}}texnoloji sektorların geniş spektrini əhatə edir.
1.Kvars Kristal Osilatorları
Kvars kristal osilatoru kvars kristalından rezonans tezliyi{0}}selektiv dövrəsinin nüvəsi kimi istifadə edir. Bu osilator bir kvars kristalının nazik dilimlərə kəsilməsi və onların səthinə metal lövhələrin yapışdırılması ilə qurulur. Onun iş prinsipi tərs pyezoelektrik effektə əsaslanır: kvars kristalları dəyişən elektrik sahəsinin təsiri altında mexaniki olaraq titrəyir. Hər bir kvars kristalının spesifik təbii vibrasiya tezliyi olduğundan, tətbiq olunan elektrik sahəsi bu tezlikə uyğun gələndə rezonans yaranır. Bu xüsusiyyət kvars kristallarını yüksək-dəqiq rezonans tezliyi-selektiv sxemlər üçün ideal seçim edir. Kvars kristal osilatorları əla tezlik sabitliyinə görə standart tezlik generatorları, impuls sayğacları və kvars saatları da daxil olmaqla çoxsaylı cihazlarda əsas rol oynayır.
2. Kvars Kristal Mikrobalans
Quartz Crystal Microbalance (QCM) elektrod səthinin kütləsindəki dəyişiklikləri ölçmək üçün kvars kristalının piezoelektrik effektindən istifadə edən alətdir. 1960-cı illərin əvvəllərində təqdim edildiyi vaxtdan o, son dərəcə yüksək həssaslığına görə nanoqram-səviyyəli kütlə aşkarlanması üçün güclü alətə çevrilmişdir. Onun iş prinsipi ondan ibarətdir ki, kvars kristal elektrodunun səth kütləsindəki dəyişiklik salınım dövrəsinin çıxış elektrik siqnalının tezlik dəyişikliyinə çevriləcəkdir. Bu proses daha sonra yüksək dəqiqlikli ölçmə nəticələrini əldə etmək üçün kompüterlər kimi köməkçi avadanlıqlar tərəfindən təhlil edilir. Buna görə də, kvars kristal mikrobalans tibb, kimya sənayesi, qida, biotibb, ətraf mühitin monitorinqi, sənaye və hərbi kimi bir çox sahədə mühüm rol oynayır.
3. Piezoelektrik biosensor
(1) Piezoelektrik immunosensor
Pyezoelektrik immunosensorun iş prinsipi antikorları və ya antigenləri kvars kristalının səthində fiksasiya etmək və antigenlə antikor arasında xüsusi yaxınlıq reaksiyasından istifadə etməkdir. Ölçüləcək antigen və ya antikor sabit tanınma maddəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda və xüsusi adsorbsiya əmələ gətirdikdə, kristalın səth kütləsi yükü müvafiq olaraq artacaqdır. Bu dəyişiklik sensorun tezlik dəyişikliyi ilə izlənilə bilər, bununla da adsorbsiya edilmiş antikor və ya antigenin miqdarı müəyyən edilir.
(2) Piezoelektrik gen sensoru
DNT aşkarlanması üçün piezoelektrik gen sensorunun əsas prinsipi kristal səthdə tək zəncirli DNT zondunu fiksasiya etməkdir. Aşkar ediləcək DNT ardıcıllığı ona tamamlayıcı olduqda, ikiqat zəncirli DNT yaratmaq üçün çipdə hibridləşmə reaksiyası baş verir. Bu proses kristal kütləsinin artmasına və səthin viskoelastikliyinin dəyişməsinə səbəb olacaqdır. Bu dəyişikliklər sensorun tezliyinin dəyişməsi və şəbəkə təhlili ilə ölçülə bilər.