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。     

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。     

电化学石英晶体微天平研究高氯酸钠水溶液中活性炭电极的离子存储行为

以电化学石英晶体微天平(EQCM)为主要测试手段,在不同浓度的高氯酸钠(NaClO4)水溶液中研究了水合离子吸附到活性炭电极孔隙过程中电极的质量变化.对于每种电解液,根据Raman光谱和EQCM数据分别计算了本体溶液中和电极/溶液界面上Na+的水合数.通过比对这两组Na+水合数,探讨了Na+存储到活性炭负极过程中的去溶剂化效应.     

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。     

耗散型石英晶体微天平在生物医用高分子材料中的应用

石英晶体微天平(QCM)是一种基于石英晶体压电效应的分析检测技术,可实时在线提供石英晶体表面吸附层质量、厚度、粘弹性等信息,由此获得表面分子相互作用关系。 耗散型石英晶体微天平(QCM-D)因其独特的对粘弹性的解析,使其在高分子材料中的应用迅速发展,尤其是生物医用高分子材料领域,已用来评价生物医用高分子材料的表界面相互作用,力学和生物相容性等。 本文简单介绍了耗散型石英晶体微天平的基本原理及理论模型,重点综述了近几年QCM-D在高分子链构象、蛋白质吸附、生物大分子相互作用、药物释放以及水凝胶中的应用,并且展望了QCM-D的未来发展趋势。     

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．     

基于原位电化学石英晶体微天平技术的硅基负极粘结剂性能分析

粘结剂是锂离子电池硅基负极材料的重要组成部分,与锂离子电池的性能密切相关.本研究选取两类不同作用机制的典型粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和海藻酸钠(ALG),通过原位与非原位结合的方式对不同作用机制的粘结剂对硅电极充放电过程电化学行为的影响进行了初步探讨.首先利用恒电流充放电测试、循环伏安法、交流阻抗法和扫描电子显微镜...     

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.     

Determination of the Boron/Lead Ratio in Ceramic Materials Based on Electrochemical Quartz Crystal Microbalance

A method for quantitatively determining the relationship boron/lead in ceramic materials is presented. It is based on the attachment of microsamples of ceramic frits to an electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). After a reductive deposition step in the ?0.25 to ?0.85 V (vs. AgCl/Ag) potential range, well‐defined stripping peaks are recorded in 0.10 M NaCl plus 0.10 M mannitol. The deposition of boron and lead from suspensions of solid materials, and its subsequent oxidative dissolution can be monitorized at the EQCM. The quotient between the maximum mass gain and the corresponding charge passed enables for a direct quantitation of the boron/lead molar ratio in ceramic materials. Addition methods based on the EQCM examination of i) sample plus lead white (2PbCO₃.Pb(OH)₂) and ii) sample plus Li₂B₄O₇ mixtures are also presented. Results for boron‐containing ceramic frits are in excellent agreement with those obtained by reference methods.     

电化学石英晶体微天平对银电极氧化还原过程的研究

建立了电化学石英晶体微天平（ＥＱＣＭ）－循环伏安联用技术，并以此研究了碱性溶液中银的氧化还原行为。在伏安扫描的同时，现场记录电极表面的质量变化，得到与电流－电势曲线相对应的质量－电势谱。结果表明本体Ａｇ２Ｏ形成之前银溶解和生成表面化合物的过程共存，阴极方向的氧化峰确定是ＡｇＯ的继续生成。在ＡｇＯ还原为Ａｇ２Ｏ的阶段观察到了异常的质量变化，并进行了讨论。     

Impedance Characterization of a Quartz Crystal Microbalance

The impedance characteristics of the quartz crystal used in quartz crystal microbalance is considered a higher dimension of information that can be obtained in addition to the resonant frequency change of the crystal. The impedance allows calculating the quality factor of the oscillator that is very closely related to the mechanical rigidity of the material, which is adsorbed or deposited on the quartz crystal. This paper concentrates on utilizing an impedance analyzer, often found in electroanalytical laboratories, instead of the usually required network analyzer.     

In situ Investigation on Layer-by-Layer Deposition of Polyelectrolytes by Quartz Crystal Microbalance

The effect of salt concentration on layer-by-layer deposition of poly(sodium 4-styrene sulfonate) (PSSS)/poly(vinylbenzyl trimethylammonium chloride) (PVTC) was investigated by use of quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D). The changes in frequency and dissipation demonstrate that the addition of NaCl leads the thickness of PSSS/PVTC multilayer to increase. The deposition of PSSS/PVTC is dominated by surface charge overcompensation level at lower salt concentrations. However, it is mainly determined by the interpenetration of polyelectrolytes at a higher salt concentration, as reflected in the oscillation of dissipation change.     

Real-Time Characterization of Fibrinogen Interaction with Modified Titanium Dioxide Film by Quartz Crystal Microbalance with Dissipation

The adsorption of fibrinogen can be used as a quick indicator of surface haemocompatibility because of its prominent role in coagulation and platelet adhesion. In this work the molecular interaction between fibrinogen and a modified titanium oxide surface/platelet has been studied by quartz crystal microbalanee with dissipation （QCM-D） in situ. In order to further characterize the conformation of adsorbed fibrinogen, αC and γ-chain antibody were used to check the orientation and denaturation of fibrinogen on solid surface. QCM-D investiga- tions revealed the fibrinogen have the trend to adsorb on hydropllilic surface in a side-on orientation by positively charged αC domains, which would reduce the exposure of platelet bonding site on γ chain and enable less platelet adhesion and be activated. These obser- vations suggest that certain conformations of adsorbed fibrinogen are less platelet adhesive than others, which opens a possibility for creating a non-platelet adhesive substrates.     

杂交及切断过程的QCM实时检测研究(英文)

采用自组装技术,将 5′端标记有巯基的 20-merODN(oligo 1)以金 硫键形式牢固结合在 7. 995MHz的AT-切石英晶体的镀金表面,然后由石英晶体微天平实时检测了与碱基序列互补的 10 merODN (oligo 2)和 8 merODN(oligo 3)的杂交,同时还研究了稀土金属铈离子在温和条件下对DNA的水解切断作用.结果表明:应用QCM方法可能实时检测DNA的固定和杂交,Ce(IV)能随机切断单链DNA;但不能切断杂交形成的双链DNA,因此可利用杂交保护的方法对单链DNA实行定位切断.     

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。