Քվարց բյուրեղները, իրենց յուրահատուկ պիեզոէլեկտրական ազդեցության շնորհիվ, կենսական դեր են խաղում բազմաթիվ ոլորտներում: Նրանց կիրառությունները ընդգրկում են բարձր տեխնոլոգիաների ոլորտների լայն շրջանակ՝ ներառյալ էլեկտրոնիկան, կապը և օդատիեզերքը:
1.Քվարց բյուրեղյա օսցիլատորներ
Քվարց բյուրեղյա օսլիլատորը օգտագործում է քվարց բյուրեղը որպես ռեզոնանսային հաճախականության-ընտրովի շղթայի միջուկ: Այս օսլիլատորը կառուցված է քվարց բյուրեղը բարակ շերտերի ճշգրիտ կտրատելով և դրանց մակերեսին մետաղական թիթեղներ ամրացնելով: Դրա գործողության սկզբունքը հիմնված է հակադարձ պիեզոէլեկտրական էֆեկտի վրա. քվարց բյուրեղները մեխանիկորեն թրթռում են փոփոխական էլեկտրական դաշտի ազդեցության տակ: Քանի որ յուրաքանչյուր քվարց բյուրեղ ունի որոշակի բնական թրթռման հաճախականություն, ռեզոնանսը տեղի է ունենում, երբ կիրառական էլեկտրական դաշտը համապատասխանում է այս հաճախությանը: Այս հատկանիշը քվարցային բյուրեղները դարձնում է իդեալական ընտրություն բարձր-ռեզոնանսային հաճախականության{6}}ընտրովի սխեմաների համար: Քվարց բյուրեղյա տատանվողները, շնորհիվ իրենց գերազանց հաճախականության կայունության, առանցքային դեր են խաղում բազմաթիվ սարքերում, ներառյալ ստանդարտ հաճախականության գեներատորները, իմպուլսային հաշվիչները և քվարցային ժամացույցները:
2. Քվարց բյուրեղյա միկրոբալանսը
Քվարց բյուրեղյա միկրոբալանսը (QCM) գործիք է, որն օգտագործում է քվարց բյուրեղի պիեզոէլեկտրական էֆեկտը՝ էլեկտրոդի մակերեսի զանգվածի փոփոխությունները չափելու համար: Իր ներդրումից ի վեր՝ 1960-ականների սկզբին, այն դարձել է հզոր գործիք նանոգրամի-մակարդակի զանգվածի հայտնաբերման համար՝ շնորհիվ իր չափազանց բարձր զգայունության: Նրա աշխատանքային սկզբունքն այն է, որ քվարց բյուրեղային էլեկտրոդի մակերեսային զանգվածի փոփոխությունը կվերածվի տատանման շղթայի ելքային էլեկտրական ազդանշանի հաճախականության փոփոխության։ Այնուհետև այս գործընթացը վերլուծվում է օժանդակ սարքավորումների միջոցով, ինչպիսիք են համակարգիչները՝ չափումների բարձր{5}}ճշգրիտ արդյունքներ ստանալու համար: Հետևաբար, քվարց բյուրեղային միկրոբալանսը կենսական դեր է խաղում բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են բժշկությունը, քիմիական արդյունաբերությունը, սննդամթերքը, կենսաբժշկությունը, շրջակա միջավայրի մոնիտորինգը, արդյունաբերությունը և ռազմական գործողությունները:
3. Պիեզոէլեկտրական բիոսենսոր
(1) Պիեզոէլեկտրական իմունոսենսոր
Պիեզոէլեկտրական իմունոսենսորի աշխատանքի սկզբունքը հակամարմիններ կամ անտիգեններ ամրացնելն է քվարց բյուրեղի մակերեսին և օգտագործել հակագենի և հակամարմինների միջև հատուկ մերձեցման ռեակցիան: Երբ չափման ենթակա հակագենը կամ հակամարմինը փոխազդում է ֆիքսված ճանաչման նյութի հետ և արտադրում է հատուկ կլանումը, բյուրեղի մակերեսային զանգվածի ծանրաբեռնվածությունը համապատասխանաբար կաճի: Այս փոփոխությունը կարող է վերահսկվել սենսորի հաճախականության փոփոխությամբ՝ դրանով իսկ որոշելով ներծծվող հակամարմինի կամ անտիգենի քանակը:
(2) Պիեզոէլեկտրական գենի սենսոր
ԴՆԹ-ի հայտնաբերման համար պիեզոէլեկտրական գենի սենսորի հիմնական սկզբունքն է բյուրեղային մակերեսի վրա ֆիքսել ԴՆԹ-ի մեկ-զոնդը: Երբ հայտնաբերվող ԴՆԹ-ի հաջորդականությունը լրացնում է դրան, հիբրիդացման ռեակցիան տեղի է ունենում չիպի վրա՝ ձևավորելով կրկնակի-շղթա ԴՆԹ: Այս գործընթացը կհանգեցնի բյուրեղային զանգվածի ավելացման և մակերեսի մածուցիկության փոփոխության: Այս փոփոխությունները կարող են չափվել սենսորի հաճախականության փոփոխությամբ և ցանցի վերլուծությամբ: