কোয়ার্টজ স্ফটিক, তাদের অনন্য পাইজোইলেকট্রিক প্রভাবের কারণে, অসংখ্য ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। তাদের অ্যাপ্লিকেশনগুলি ইলেকট্রনিক্স, যোগাযোগ এবং মহাকাশ সহ উচ্চ-প্রযুক্তি খাতের বিস্তৃত পরিসরে বিস্তৃত।
1. কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল অসিলেটর
একটি কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল অসিলেটর একটি কোয়ার্টজ ক্রিস্টালকে একটি অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সি-নির্বাচিত সার্কিটের মূল হিসেবে ব্যবহার করে। এই অসিলেটরটি একটি কোয়ার্টজ ক্রিস্টালকে সুনির্দিষ্টভাবে পাতলা টুকরো টুকরো করে এবং তাদের পৃষ্ঠের সাথে ধাতব প্লেট সংযুক্ত করে তৈরি করা হয়। এর অপারেটিং নীতিটি বিপরীত পিজোইলেক্ট্রিক প্রভাবের উপর ভিত্তি করে: কোয়ার্টজ স্ফটিকগুলি বিকল্প বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে যান্ত্রিকভাবে কম্পন করে। যেহেতু প্রতিটি কোয়ার্টজ স্ফটিক একটি নির্দিষ্ট প্রাকৃতিক কম্পন ফ্রিকোয়েন্সি আছে, অনুরণন ঘটে যখন একটি প্রয়োগ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এই ফ্রিকোয়েন্সি মেলে। এই বৈশিষ্ট্যটি কোয়ার্টজ স্ফটিককে উচ্চ-নির্ভুল অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি-নির্বাচিত সার্কিটের জন্য একটি আদর্শ পছন্দ করে তোলে। কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল অসিলেটর, তাদের চমৎকার ফ্রিকোয়েন্সি স্থিতিশীলতার কারণে, স্ট্যান্ডার্ড ফ্রিকোয়েন্সি জেনারেটর, পালস কাউন্টার এবং কোয়ার্টজ ঘড়ি সহ অসংখ্য ডিভাইসে মূল ভূমিকা পালন করে।
2. কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল মাইক্রোব্যালেন্স
কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল মাইক্রোব্যালেন্স (QCM) একটি যন্ত্র যা ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠের ভরের পরিবর্তন পরিমাপ করতে কোয়ার্টজ ক্রিস্টালের পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব ব্যবহার করে। 1960 এর দশকের গোড়ার দিকে এটির প্রবর্তনের পর থেকে, এটি অত্যন্ত উচ্চ সংবেদনশীলতার কারণে ন্যানোগ্রাম-স্তরের ভর সনাক্তকরণের জন্য একটি শক্তিশালী হাতিয়ার হয়ে উঠেছে। এর কাজের নীতি হল যে কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠের ভরের পরিবর্তন দোলন সার্কিটের আউটপুট বৈদ্যুতিক সংকেতের ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তনে রূপান্তরিত হবে। উচ্চ- নির্ভুলতা পরিমাপের ফলাফল পেতে কম্পিউটারের মতো সহায়ক সরঞ্জাম দ্বারা এই প্রক্রিয়াটি তারপর বিশ্লেষণ করা হয়। অতএব, কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল মাইক্রোব্যালেন্স অনেক ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে যেমন ওষুধ, রাসায়নিক শিল্প, খাদ্য, বায়োমেডিসিন, পরিবেশগত পর্যবেক্ষণ, শিল্প এবং সামরিক।
3. পাইজোইলেকট্রিক বায়োসেন্সর
(1) Piezoelectric immunosensor
পাইজোইলেকট্রিক ইমিউনোসেন্সরের কাজের নীতি হল কোয়ার্টজ ক্রিস্টালের পৃষ্ঠে অ্যান্টিবডি বা অ্যান্টিজেন ঠিক করা এবং অ্যান্টিজেন এবং অ্যান্টিবডির মধ্যে নির্দিষ্ট অ্যাফিনিটি বিক্রিয়া ব্যবহার করা। যখন পরিমাপ করা অ্যান্টিজেন বা অ্যান্টিবডি স্থির স্বীকৃতি পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং নির্দিষ্ট শোষণ তৈরি করে, তখন স্ফটিকের পৃষ্ঠের ভর সেই অনুযায়ী বৃদ্ধি পাবে। এই পরিবর্তনটি সেন্সরের ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন দ্বারা নিরীক্ষণ করা যেতে পারে, যার ফলে শোষণ করা অ্যান্টিবডি বা অ্যান্টিজেনের পরিমাণ নির্ধারণ করা যায়।
(2) পাইজোইলেকট্রিক জিন সেন্সর
ডিএনএ সনাক্তকরণের জন্য পাইজোইলেকট্রিক জিন সেন্সরের মূল নীতি হল স্ফটিক পৃষ্ঠের একক-ডিএনএ প্রোবকে ঠিক করা। শনাক্ত করা ডিএনএ সিকোয়েন্স যখন এর পরিপূরক হয়, তখন চিপে হাইব্রিডাইজেশন বিক্রিয়া ঘটে যাতে ডবল-স্ট্র্যান্ডেড ডিএনএ তৈরি হয়। এই প্রক্রিয়া স্ফটিক ভর বৃদ্ধি এবং পৃষ্ঠ viscoelasticity পরিবর্তন হতে হবে. এই পরিবর্তনগুলি সেন্সর এবং নেটওয়ার্ক বিশ্লেষণের ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন দ্বারা পরিমাপ করা যেতে পারে।