石英晶体微天平的研究进展综述

石英晶体微天平(QCM)能够感知到纳克级的质量变化,在分析化学、电化学、有机化学、生物医学等方面得到了广泛的应用。根据与QCM电极表面相接触的研究介质即应用对象的不同,分别阐述了刚性薄层、牛顿流体、粘弹性膜层的基础方程、分析方法及应用,并探讨了其存在的问题与发展趋势。     

涂敷脲醛树脂的石英晶体微天平湿度传感器

在碱性条件下预先合成脲醛树脂单体,然后在酸性条件下于石英晶体的电极上原位合成脲醛树脂高分子薄膜,制备了石英晶体微天平湿度传感器。同时考察敏感膜厚度对检测灵敏度的影响以及传感器的响应特性、重复性和稳定性。试验结果表明:涂敷脲醛树脂薄膜的传感器频率随测试的相对湿度变化明显,传感器具有良好的重复性和稳定性。制作的湿度传感器可应用于实际的生产、生活中。     

电化学石英晶体微天平(EQCM)原理及应用中的几个问题

简要介绍了电化学石英晶体微天平(EQCM,electrochemical quartz crystal microbalance)的工作原理,并针对其在应用中经常遇到的几个问题进行了深入讨论.比较起单纯的电化学分析方法,EQCM系统中QCM元件与溶液接触的电极同时充当了电化学体系的工作电极及石英晶体振荡器的电极两个角色,从而在进行电化学实验的过程中,可同时得到氧化/还原电流及QCM频率两个参量.通过对这两个参量的综合分析,可更好地对电化学过程中的各种离子/分子在电极表面行为进行分析.由于EQCM同时利用了电化学检测的高灵敏度及QCM的可实时检测表面质量及阻尼的特点,在生物化学量的检测中具有非常好的应用前景.     

纳米TiO2修饰石英晶体微天平测定水样中痕量Pb(Ⅱ)

采用石英晶体微天平技术研究了纳米TiO2涂层对Pb(Ⅱ)的吸附行为,探讨了溶液pH值、TiO2涂层厚度、Pb(Ⅱ)浓度等对吸附过程的影响,在2.04×10-6～5.20×10-8mol/L浓度范围内,石英晶体微天平的频率变化值与Pb(Ⅱ)的浓度呈很好的线性关系,相关系数为0.9986,检测限为6.85×10-8mol/L.该方法与传统的Pb(Ⅱ)检测方法相比较操作简便、灵敏度高、所需仪器设备简单.用于实际水样测定,结果令人满意.     

石英晶体微天平监测混合表面活性剂的吸附过程

利用液隔电极式石英晶体微天平实时监测了阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂及其混合物在石英表面吸附过程中的质量变化,结果表明:混合表面活性剂体系的吸附平衡常数和吸附量较纯组分有明显的增加,但吸附速率有所下降。混合表面活性剂之间存在协调吸附机理,在低浓度区间尤为显著。     

超声波对石英晶体微天平响应性能的影响

该文以阻抗分析法研究了超声波对石英晶体微天平(QCM)响应特性的影响,结果表明,在超声波存在时QCM的纵波传播与反射受到干扰,QCM的阻抗-频率曲线上出现很多的毛刺干扰波,使QCM的信噪比下降.当采取消除纵波干扰的措施后,毛刺干扰波消失,实验测试了QCM的谐振频率及动态电阻对表面质量负载变化及液体粘度、密度改变的响应,证实超声波对QCM的厚度剪切模式无影响.QCM应用于监测表面活性剂去除油污膜的过程,结果表明在超声波作用下油污膜的去除速率大幅度提高.     

石英晶体微天平实时监测亲和素对低密度脂蛋白的吸附

利用石英晶体微天平(QCM)实时监测低密度脂蛋白(LDL)在亲和素(Avid in)上的吸附,并探讨二者的作用机理。实验结果表明:Avid in与LDL之间的相互作用方式主要是静电吸附,即中性环境下带正电的Avid in可与LDL分子表面的带负电的磷脂分子发生静电吸引,当LDL浓度为0.049 5 g/L时,最大吸附量达到3.54×10-7g/cm2,吸附率为59.68%,NaC l溶液的洗脱效果达到了86%。研究证实:Avid in具有较大的吸附量和较高的吸附率,有望作为新型吸附LDL的吸附剂配基。     

新型石英晶体微天平分子键裂免疫传感器的研制

基于谐振调幅电压激励石英晶体微天平设计了一种分子键裂型生物传感系统.该传感系统通过Arduino控制数字信号发生器DDS 9854产生正弦波以激励9.98 MHz压电石英晶体.采用了自主振荡电路法和被动激励振荡法,在低振幅(2V)下以谐振电路法测定晶体谐振频率,通过高速继电器切换到被动调幅激励电路中,经数控放大器调节不同激励电压实现谐振调幅,增大石英晶体表面的剪切动量,从而实现分子键裂.随着调幅电压的升高,晶体表面物质的动量增加,导致分子键断裂,通过谐振电路频率和调幅电压值在数分钟内可得到晶体表面物质结合强度的信息.将传感系统应用于A型金黄色葡萄球菌细胞壁蛋白(蛋白质A)和免疫球蛋白IgG体系,在调幅电压激励下会抑制二者的结合.同时,在不同激励电压下可区分蛋白质A与IgG的结合强度.     

压电石英晶体微天平在生物学上的研究进展

当前生命科学研究呈现为多学科交叉融会和多种新技术应用所形成的全方位体系,压电化学与生物传感是一个新兴的领域。生命过程伴随着生物分子的相互作用而产生质量的增减。压电石英晶体微天平(Quanz Crystal Microbalances,QCM)正是以其灵敏的压电质量传感功能及其简单的仪器装置、快捷的分析速度、低廉的检测成本等优点而博得生物学研究人员的青睐。近30年来,压电石英晶体微天平技术随着理论及仪器研制水平的提高,其在生物学领域的研究应用日新月异,已由过去单一的气相检测,发展成为能进行气液相检测、自动化程度高、能实现原位及在线检测的新型生物传感器。     

Self-assembly of polyelectrolytic multilayer thin films of polyelectrolytes on quartz crystal microbalance for detecting low humidity

Low-humidity sensors were made by layer-by-layer (LBL) self-assembly of poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) (PSSMA) or poly(styrenesulfonic acid) sodium salt (PSS) and poly(allylamine hydrochloride) (PAH) into multilayer thin films on a gold electrode of quartz crystal microbalance (QCM). The thin films were characterized by QCM and atomic force microscopy (AFM). The effects of maleic acid (MA) in PSSMA, the number of layers and the ionic strength on the low-humidity sensing properties (sensitivity) were compared with those of PSS. The sensitivity of the PSSMA/PAH multilayer thin film exceeded that of the PSS/PAH multilayer thin film when the multilayered thin films of polyelectrolytes were prepared from solutions without NaCl. The sensitivity of both PSSMA/PAH and PSS/PAH multilayered thin films was increased by increasing the number of layers and by adding salt to the deposition solution. The PSS/PAH multilayered thin film that was prepared from the solutions with NaCl had the highest sensitivity (1.923 −ΔHz/Δppm_v at 27.5 ppm_v) and a short response time. Spin-coating was also adopted to fabricate PSS-based low-humidity sensors for comparison.     

基于蚁群算法的MC供应链调度优化研究

为解决大规模定制模式下客户订单分离点后的动态供应链调度问题，提出了包括供应商选择及企业合作时序安排的优化调度模型，设计了基于蚁群算法的求解过程。通过多组数据实验及结果比较分析，对模型算法的有效性、稳定性进行了验证。