QCM-D测量

QCM-D技术被应用于学术和工业环境中，以在整个研究过程中获得答案。该技术的性质使其在广泛的领域中发挥作用，其中分子-表面相互作用发挥着重要作用。

根据研究的重点，当然还有项目的阶段，QCM-D技术被用于回答不同类型的问题。

A.探索——描绘出系统行为以增加你的理解

QCM-D技术被用于基础研究和其他类似性质的项目，以帮助回答问题一些基本问题，比如＂当/如果……会发生什么?”和“在这些条件下，这个分子如何与表面相互作用?”QCM-D用来回答的问题示例有:

• • 如果我改变脂质混合物，会形成双分子层吗?
  • 在这个pH值下蛋白质会和这个功能化表面结合吗?
  • 在什么温度下聚合物刷会从膨胀到崩溃状态?

B.描述或验证表面相互作用过程或系统行为

如果工作得到更多的应用，QCM-D技术可以用于验证某种表面相互作用行为。例如，它可以用于:

• • 验证双分子层形成
  • 再次检查蛋白质是否与功能化表面结合
  • 验证聚合物刷在已知温度下的膨胀/坍塌转变

C.优化——将最佳性能确定为参数的函数

如果项目处于开发阶段，则可能需要调整参数、条件和设置，以确定最佳性能或获得特定的表面相互作用行为。在这种情况下，QCM-D可以帮助回答以下问题:

• • 形成双分子层的最佳脂质比是多少?
  • 在什么pH值下蛋白质摄取最快?
  • 我应该用哪种聚合物链构型来得到这个T的相变?

分子大小范围和薄膜厚度

QSense QCM-D测量在纳米尺度，检测范围是~1 Å到1 um，这取决于层的性质。

所研究的典型分子和实体是生物分子、表面活性剂、聚合物、纳米颗粒、细胞和相同尺寸范围内的其他结构。

改变条件

大多数表面相互作用过程取决于环境，如表面化学和环境溶剂条件。为了了解所研究的系统，模拟这些现实生活中的条件是很重要的。

QSense QCM-D技术允许您更改关键参数，例如:

• • 表面材料
  • 样品浓度
  • 温度
  • 溶剂
  • pH值
  • 离子强度

应用领域的例子

几十年来,药物在真空和气相条件下对薄膜沉积进行了监测。当QCM在80年代被发现也可以用于液相测量时，可能的应用数量显著增加。今天，QCM和扩展版本，如QCM- d，被广泛应用于需要探索和控制表面相互作用过程的领域。例子包括生物材料、纳米毒理学、清洁产品和洗涤剂、石油和天然气以及CMP领域。雷竞技下载安卓版

QSense QCM-D监测分子-表面相互作用以及传感器表面形成的层的性质。收集的数据可以对所研究的系统进行描述，可以回答的问题包括:

• • 有是否发生了分子-表面的相互作用?
  • 有多少材料吸附/解吸或结合?
  • 有多快是流程吗?

质量、厚度和粘弹性性能

收集到的f而且D在多重谐波下，既可以获得定性信息，如揭示分子表面相互作用是否发生，也可以获得定量信息质量,厚度，以及成型层的粘弹性性能。这使得分子研究成为可能吸附，解吸和结合以及层降解和蚀刻．

时间分辨数据

信息是时间分辨，这不仅可以对形成的层进行表征，而且还可以跟踪膜的形成、膜的退化和结构重排等动态过程。

水化体、构象及构象变化

当分子吸附或结合到表面时，周围的溶剂将通过直接水化和/或吸附膜内的包裹而与分子耦合作为额外的动态质量。QCM:s测得的质量既包括表面分子的质量，也包括相关溶剂的质量。因此，它通常被称为“水分的质量”。

偶联溶剂的数量取决于分子在表面的排列方式。例如，分子以拉长的结构，从表面伸出，通常会比分子沿着表面紧密排列的方式耦合更多的溶剂。如果分子排列发生变化，则会发生反映耦合溶剂量的质量变化。由于这种质量变化将被QCM检测到，因此可以检测和监测分子层的构象变化，例如膨胀，交联和塌陷。

吸附/解吸

绑定和交互

交联

肿胀/崩溃

降解和蚀刻

QCM-D数据如何应用于不同领域的例子

在这里，我们展示了QCM-D可以在以下三个不同领域提供的信息:(1)基于脂质的研究，研究包括(2)生物分子-表面相互作用和(3)基于聚合物的研究。

i)脂基研究中的QCM-D

QCM-D已经被使用约两个几十年来分析而且描述脂质,基于系统。由于具有水化质量和层软度的时间分辨信息，该技术在该领域是一项无可比拟的技术，可以监测脂质和固体支撑之间的相互作用动态。

QCM-D允许您:

• • 研究脂质,表面交互动力学
  • 告诉区别之间的结构，例如
    
    • 单层膜
    • 影响
    • 囊泡
  • 研究分子/粒子与脂基系统的相互作用

在实践中，这意味着QCM-D可以用于:

• • 分析脂质-固体表面相互作用动力学，如吸附速率和吸附量
  • 揭示t的结构脂质系统，如完整的囊泡、单层和双分子层
  • 检测结构重排，如囊泡破裂和融合
  • 评估脂质膜质量
  • 量化的层厚度
  • 量化该层的力学性能
  • 分析分子与脂膜的相互作用

利用QCM-D分析生物分子表面相互作用

至于脂质基于系统，QCM-D拥有被使用自的开始的这千禧年,分析biomolecular-based系统。

得益于水化质量和地层柔软度的时间分辨信息，该技术能够监测生物分子与表面之间的相互作用动态。例如，您可以监视和描述以下事件:

• • 吸附/解吸
    
  • 绑定
    
  • 酶反应行动/
    
  • 构象和结构变化
    
  • 纤维的形成(图中未显示)

在实践中，这意味着QCM-D可以用于:

• • 分析生物分子-表面相互作用动力学，例如:
    
    
    • 吸附/解吸/绑定

    • 吸附/眠/绑定

  • 检测结构排列和重排
  • 量化的层厚度
  • 量化该层的力学性能

QCM-D在聚合物研究中的应用

由于水化质量和层软度的时间分辨信息，QCM-D是p特别擅长分析高水化系统(结构)和水化程度随时间变化的系统。

例如，您可以监视和描述以下事件:

• • 聚合物接枝
  • PEMs的建立
  • 构象变化、溶胀、坍塌和交联
  • 分子与聚合物层的相互作用

特别要注意的是，这些过程是可以分析的作为分子和环境条件的函数，例如:

• • 分子结构
  • 溶剂
  • 温度
  • 负责
  • pH值
  • 反离子
  • 离子强度

在实践中，这意味着QCM-D可以用于:

• • 分析聚合物层和多层的堆积动力学
  • 描述结构和结构重排
    • 煎饼，蘑菇和刷子
    • 膨胀、塌陷和交联

• • 量化的层厚度
  • 量化该层的力学性能
  • 分析分子与聚合物层的相互作用

当你要投资一个新的QCM系统时，比较相似的技术以及评估来自不同供应商的QCM仪器是相关的，以确保你找到一个适合你的实验室。

比较QCM-D与其他表面敏感技术

QCM-D经常与其他表面敏感的实时技术进行比较，如SPR和椭圆偏振法，后者也提供分子-表面相互作用的信息。那么QCM-D与这两种方法有什么关系呢?

QCM-D vs SPR

QCM-D与表面等离子体共振(SPR)有许多相似之处。例如，这两种方法都用于表面相互作用分析，以监测特定的相互作用、分子结合和吸附事件。由于两种方法基于不同的技术和测量原理，但QCM是声学技术，SPR是光学技术，因此在实验能力和信息提取方面存在差异。

如前所述，QCM测量共振频率的变化，f这种石英晶体对表面的质量变化很敏感。另一方面，SPR测量的是表面等离子体共振角ϴ的变化，对折射率的变化很敏感。除了f而且ϴ在美国，一些QCM和SPR仪器被设计用来捕获额外的参数，从而扩大了各自技术可以提取的信息量。QCM仪器提供的信息输出范围从定性信息到时间分辨质量在表面的变化，以定量信息的质量，厚度和粘弹性性质在高时间分辨率。标准SPR仪器提供的信息输出范围从表面/附近折射率变化的相对信息，到折射率、厚度、密度和表面覆盖度的定量信息。

两种方法所感知的质量是不同的．QCM技术感知的质量不仅包括吸附/结合在传感器表面的分子，还包括与吸附层相关的溶剂的质量。另一方面，椭偏法测量不包括相关溶剂的质量。这就是为什么光学质量通常被称为“干质量”而声学质量通常被称为“湿质量”的原因。由于这两种方法提供了互补的信息，因此使用aQCM-D和椭圆偏振仪可以同时运行在同一表面上，使提取信息成为可能对所研究体系中耦合溶剂量的变化，即信息那这两种技术单独使用时都不能提取数据．
耗散．

简而言之，有三个不同的方法来测量能量损失-通过1)阻抗谱，通过2)振荡的衰减时间，或3)通过测量电阻。不同的方法提供了关于所研究系统的不同数量的信息。由于扩展的qcm提供了额外的信息，例如，可以揭示被测层是否刚性，以及Sauerbrey方程是否可以用于质量的量化。

单谐QCM以一个频率激发晶体，而多谐QCM以多个频率激发晶体．多谐QCM测量的频率数可以从两个或两个以上不等。单谐波qcm通常使用基频，而多谐波qcm使用基频基频一个或几个色彩．

所测量的每一个谐波都提供了所研究系统的信息。如果f而且D在多重谐波下收集，可以量化软层的质量，厚度和粘弹性特性，即多重谐波QCM-D技术可以定量刚性层和粘弹性层的质量和厚度。

粘弹性层被研究?