电化学石英晶体微天平及其应用

本文介绍了ＥＱＣＭ的原理及其应用，探讨了ＥＱＣＭ在生物大分子，纳米技术方面的应用，详细介绍了ＥＱＣＭ在气味检测，金属电沉积、药物分析等方面研究的优点和ＥＱＣＭ的发展前景。     

便携式智能多道石英晶体微天平的研制与应用

研制出一种能够用于气相和液相检测的便携式智能型多道石英晶体微天平。对其硬件结构、功能和模块化程序设计思想进行了讨论 ,并且给出了部分应用实验结果。本仪器具有精度高、稳定性好和性能、价格比较优越等优点。传感器阵列中的道数可以在 1～ 4之间进行选择。它为混合物测定和物质反应动力学的研究提供了有力的测试手段     

电化学石英晶体微天平研究普鲁士蓝修饰电极

石英晶体徽天平(Quartz Crystal Microbalance,简称QCM)是一种非常灵敏的质量传感器,其检测能力可达ng级。QCM在化学中的早期应用是检测大气中的徽量成分,目前仍较活跃。由于石英压电晶体浸入溶液后在晶体/溶液界面存在较大的能量损失而不能够稳定振荡,致使QCM的应用较长时间局限于气相。八十年代初石英压电晶体在液相中的振荡终获成功,开辟了QCM应用的一个全新领域。液相中振荡成功后,QCM很快应用于电化学研究。目前已发展成为一种全新的电化学传感器——电化学石英晶体微天平(EQCM),并已用于金属电沉积、电化学腐蚀、电分析等方面的研究。     

石英晶体微天平（QCM）及其在电化学研究中的应用

本文文献综述近年来发展起来的石英晶体微天平(QCM)技术的理论、实验方法和它在电化学研究中应用的概况。     

石英晶体微天平用于免疫球蛋白M免疫反应的动力学研究

在镀银电极的压电石英晶体表面涂覆甲基丙烯酸甲酯－甲基丙烯酸羟乙酯共聚物涂层，经ＣＮＢｒ活化后固定抗体，用石英晶体微天平技术监测ＩｇＭ抗原在压电石英晶体上的吸附与解吸过程，研究了免疫反应体系ＩｇＭ－抗人ＩｇＭ的反应动力学．结果表明：ＩｇＭ在压电石英晶体上的键合行为很好地符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附方程，免疫反应的结合常数Ｋａｓｓ为７．１０×１０￣７（ｍｏｌ／Ｌ）￣（－１）．在抗原过量情况下为一级反应。计算了ＩｇＭ免疫反应的活化能Ｅａ和不同温度下的反应速率常数ｋｆ．     

石英晶体微天平的新进展

石英晶体微天平（quartz crystal microbalance,QCM）是一种对界面变化敏感的仪器,它已经在物理、化学、生物学、药物学、临床医学、环境科学等学科的界面问题研究中得到了一定的应用.然而,QCM在液相下的应用和推广一直受限于QCM数据定量解释的困难.为此,科研工作者发展了多种高级的QCM,比如带阻抗分析功能的QCM（impedance QCM,i-QCM）或带能量耗散监测功能的QCM（QCM with dissipation,QCM-D）,同时还发展了许多相应的理论模型.但是,对于多数生物、化学工作者来说,这些理论过于复杂.这极大地限制了QCM的推广和潜力发挥.本文以我们小组在QCM方面的研究工作为线索,对已报道的分析方法、模型和方程按5类应用条件进行了整理,给出了明确的界定标准：它们是：1,固-气界面;2,牛顿流体;3,固-液界面的薄膜;4,固-液界面厚膜;5,固-液界面超厚膜.对于每一类情况,我们将用通俗易懂的语言描述如何对QCM数据进行简化却又保证研究精度需要的定量分析.对于液态环境下的QCM数据的分析,我们着重介绍了＂固化水层＂模型,该模型允许QCM在一定的条件下成为一把＂分子尺＂,工作范围从几个纳米到数百纳米.该分子尺在多个创新界面问题研究中得到很好的应用.最后,我们从理论上分析了QCM作为生物传感器的先天缺陷--因基于面均质量检测的原理,QCM技术对溶液中蛋白的检测下限仅在1μg mL-1数量级.进一步,我们探索了QCM的发展方向和潜在应用领域,希望籍此能进一步推广QCM在各个学科界面问题中的研究应用.     

石英晶体微天平在手性识别中的应用

石英晶体微天平(QCM)是一类重要的质量型检测器,因具有灵敏度高、分析速度快、检测成本低等优点而具有极好的应用前景,现已广泛应用于环境监测、药物分析、食品质量控制等诸多领域。手性工程的崛起对简单、快速、在线的手性检测技术提出了挑战,QCM手性传感器就是其中一个重要的发展分支。该文简要介绍了QCM的典型实验装置和基本传感原理,详细综述了近年来QCM在手性识别领域的研究进展,包括以环糊精衍生物、分子印迹聚合物、氨基酸衍生物等为手性主体的QCM在手性识别中的应用,并对其今后的发展进行了展望。     

新型宽频自适应石英晶体微天平测量方法

针对目前石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器所存在的对晶体切割工艺要求过高,测量参数不够全面等问题,在正交解调法的基础上,提出了一种在较宽频率范围内具有自适应功能,测量频率分辨率高,并且可同时连续获取谐振频率和耗散因子D的测试方法。实验表明:室温下,频率测量自适应范围在1~9 MHz且频率分辨率小于1 Hz;随着工作电极聚丙烯酸(Poly acrylic acid,PAA)膜厚度的均匀叠加,测得范围内各晶体频率偏移呈线性变化;随着不同溶剂挥发,D因子测量结果在时间轴上连续有效。与传统方法相比,本方法具有耗材成本低,获取参数丰富等优点。     

石英晶体微天平在聚合物薄膜研究中的应用与展望

石英晶体微天平仪(QCM)具有高度的灵敏性,能够对石英晶片表面微痕量物质的变化产生响应,在分析科学研究中广泛应用.本文阐述了QCM的基本工作原理和应用基础方程,并在此基础上综述了近年来QCM在聚合物薄膜研究中的应用及研究进展,包括QCM对聚合物薄膜的厚度和力学性能的测量、QCM研究聚合物分子链在石英晶片表面的吸附过程和链构象变化、表面引发生长聚合物刷的动力学过程、基于功能聚合物薄膜和QCM的生物与化学传感器等,同时对QCM在聚合物薄膜研究领域的进一步深入应用进行了展望.     

基于纳米β分子筛的石英晶体微天平沙林传感器研究

以纳米β(Cuβ)分子筛为敏感膜,结合石英晶体微天平(QCM)制备了对神经毒剂沙林(GB)敏感的传感器。结果表明,纳米β(Cuβ)分子筛对GB响应较纳米ZSM-5更灵敏,在热空气吹扫下可连续多次检测,其灵敏度为23.6Hz/(mg.m-3)(26.8Hz/(mg.m-3)),检出限(S/N=3)为0.96mg.m-3(0.90mg.m-3);线性范围1.50～18.24mg.m-3,线性相关系数为0.9910(0.9888)。该法在毒剂检测中具有一定的应用前景。     

电化学石英晶体微天平的近期应用进展

本文对近几年来电化学石英晶体微天平（EQCM）在吸附，膜的形成，腐蚀和电沉积等方面的应用进行了概述，并对其应用现状和前景进行了分析。     

石英晶体微天平技术在苯胺乳液聚合动力学研究中的应用

采用石英晶体微天平(QCM)技术, 探讨了在有无磁场条件下, 用过硫酸铵(APS)作为引发剂时苯胺的乳液聚合动力学行为. 研究结果表明, 苯胺的乳液聚合反应速率对苯胺(An)是一级反应; 对APS和十二烷基苯磺酸(DBSA)均为0.5级反应. 磁场环境中苯胺的聚合速率比在无磁环境中的要快. 在有无磁场条件下, 反应的表观活化能分别为40.4和41.6 kJ/mol. 结果表明, QCM技术可以作为研究An聚合动力学的一种有效方法.     

石英晶体微天平上的苯胺自催化聚合反应

聚苯胺;石英晶体微天平上的苯胺自催化聚合反应     

石英晶体微天平在高分子科学中的应用

固/液界面上高分子的行为直接影响着界面的物理和化学性质.对于高分子在界面的动态行为,由于缺乏有效的手段,检测一直十分困难.最近,一种频率-耗散联用型石英晶体微天平(QCM-D)问世,它能够同时检测固/液界面上有关高分子质量和结构的变化,因而可应用于界面高分子研究的多个方面.本文介绍石英晶体微天平的基本原理,并综述作者实验室最近几年利用QCM-D开展的若干工作,包括固/液界面上高分子链的构象变化,固/液界面上高分子的吸附,高分子降解动力学和聚电解质的"层层组装"等方面.     

石英晶体微天平传感器的膜厚敏感性

近几年,石英晶体微天平(QCM)作为一种简易、灵敏的实时监测手段,广泛地应用于研究生物活性分子之间的相互作用,其中包括蛋白质吸附动力学、抗原/抗体相互作用、DNA杂交、适配体-蛋白相互作用等领域.但是QCM作为商业化的生物传感器一直发展不顺利.主要因为QCM在液态环境中的非理想行为导致了对QCM数据分析困难.我们利用阻抗分析法对QCM的数据进行分析,分离出质量和粘弹性两种因素引起的频率改变,解决粘弹性的困扰问题.同时,我们提出了"固化水层"模型,合理地处理了溶剂的影响.在该模型的基础上发展了一种基于QCM的分子尺技术,该技术能够简便、有效地测量出固定在固-液界面的生物大分子的纳米尺寸.我们的主要工作是将"固化水层"模型拓展到三维结构的高分子基质中.我们联合QCM和表面等离子共振(SPR)技术研究基于高分子基质的蛋白质的固定,抗原/抗体识别的过程,进一步采用"固化水层"模型解释高分子的溶胀行为、羧基活化、抗体固定、抗原、抗体识别等过程.理论分析表明,结合生物分子势必排出相同体积的溶剂,由于溶剂的密度接近于蛋白质溶液的密度.从而导致"固化水层"质量增加不明显.实验上也证实了石英晶体微天平的响应主要取决于"固化水层"的厚度变化(T2-T1),而并非固定的生物分子的质量.我们利用QCM实时监测在高分子基质中IgG的固定以及IgG与anti-IgG识别的过程,并将石英晶体微天平监测的频率变化与相应的厚度变化直接关联.这一方法的建立在一定的应用范围内简化了QCM的定量分析模型,有望实现QCM作为传感器在界面物理与化学等相关领域研究中的应用.     

石英晶体微天平传感器及其在生物检测中应用的研究进展

石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)是一种具有灵敏度高、免标记、可实时在线检测等优点的重要分析工具。在生物检测领域,QCM与多种信号放大方法相结合,广泛应用于对生物分子的高灵敏检测。新型耗散型QCM(QCM-D)通过对薄膜厚度、粘弹性等的研究,主要用于考察生物分子的吸附分离、构型变化等微观过程。本文主要阐述了QCM及QCM-D生物传感器的构建及其在DNA、蛋白质、细胞和微生物检测中的研究进展。     

一种基于最小二乘法的石英晶体微分天平的谐振频率检测算法

阻抗型石英晶体微天平,具有适用范围广、获取参数多等优点,但通过阻抗分析方法获取石英晶体谐振频率耗时较长,实时性差。 针对这一问题,对采用最小二乘法进行二次拟合的计算过程进行了深入的分析,对其中的关键步骤进行了改进,提出了一种适用于石英晶体谐振频率测量的快速检测算法,通过对测得数据的坐标系进行调整,降低了拟合过程中的数据运算量。 经实验验证,与传统拟合算法相比,该算法计算谐振频率的效率提升4倍,并且得到了更高的计算精度,具有很高的实用价值。     

“固化水层”模型拓展石英晶体微天平的应用

石英晶体微天平(QCM)在液态环境下的应用一直由于数据分析复杂而受到限制。最近,我们提出了"固化水层"模型(SLL)以简化QCM数据分析过程。本文进一步提供了SLL模型的有关数据。根据SLL模型,1 Hz QCM频率信号对应于0.18 nm SLL层厚度的变化,而大多数商业的QCM均可以达到该精度。因此,根据SLL模型设计的检测方案将具有很高的灵敏度。QCM作为生物传感器的应用也得以拓展,可以相信SLL模型将大大增强QCM的分析能力。     

基于分子印迹技术的丙溴磷压电石英晶体微天平研制

介绍了一种用于检测丙溴磷农药的分子印迹压电生物传感器的构建方法。采用沉淀聚合法合成了农药丙溴磷的分子印迹聚合物,将其固定于石英晶体微天平电极表面构建传感器;采用环境扫描电镜以及原子力显微镜对聚合物形貌、传感器电极表面形貌特征进行分析,并利用传感器对丙溴磷农药进行检测分析,其质量浓度在10~1000 ng/mL范围内,传感器频率改变与丙溴磷浓度之间的响应呈线性关系,线性方程为y=0.139ρ+2.26(r=0.9984)。结果表明,构建的分子印迹压电生物传感器能够对农药进行初步检测,具有较高的灵敏性和较好的特异识别能力。