石英晶体微天平只对单层质量敏感吗

石英晶体微天平教程：探索精确质量测量的应用与原理

石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance, QCM）作为一种高度敏感的质量传感器，广泛应用于物理、化学、生物学等多个领域，尤其在纳米技术、材料科学以及环境监测中具有重要地位。本文将深入探讨石英晶体微天平的工作原理、使用方法以及它在各个科研领域中的应用，帮助读者更好地理解这一仪器的功能与技术优势。

石英晶体微天平的工作原理

石英晶体微天平的核心原理基于压电效应。其工作方式是通过在石英晶体表面涂覆电极，当施加电压时，石英晶体发生微小的机械振动。根据压电效应，这种振动频率与晶体表面吸附的物质质量密切相关。当样品在晶体表面发生沉积时，质量增加会导致晶体的振动频率发生微小变化。通过测量频率的变化，QCM可以精确地检测到沉积物的质量变化，从而实现超高灵敏度的质量检测。

石英晶体微天平的主要构成

QCM的基本构成包括石英晶体、电极以及振荡器等组成部分。石英晶体通常采用AT切或SC切的方式切割，以确保其具有稳定的振动频率。电极被安置在晶体的两面，用于施加电场和接收电信号。通过这些组件的协同作用，QCM能够在高精度范围内测量微小质量的变化。

石英晶体微天平的应用领域

1. 生物传感器 石英晶体微天平在生物学领域的应用尤为广泛。利用其高灵敏度，QCM可以用于检测抗原与抗体的结合反应、DNA分子检测、细胞黏附等生物分子交互作用的研究。其无需标签、非侵入性的特点，使得QCM成为生物传感器领域中不可或缺的工具。

2. 纳米材料研究 在纳米技术领域，QCM可以用于研究薄膜的生长过程、分子层的沉积速率以及纳米材料的表面性质等。由于其极高的质量分辨率，QCM能够对纳米级别的质量变化进行实时监测，帮助研究人员精确控制和优化纳米材料的制备过程。

3. 化学反应监测 在化学领域，QCM常用于研究表面化学反应，尤其是与催化剂反应的过程。通过监测反应过程中质量的变化，研究人员能够获得关于反应机制的重要信息，并且能够在催化剂的开发和优化中提供数据支持。

4. 环境监测 QCM也可用于环境监测，特别是在气体传感器方面。石英晶体微天平能够检测空气中污染物的微小浓度变化，帮助环保部门及时掌握环境质量变化情况，尤其适用于检测有害气体和气味的监控。

石英晶体微天平的使用方法与技巧

使用石英晶体微天平时，首先需要选择适当的晶体类型及频率范围。根据实验的要求，可以选择不同尺寸和不同频率的石英晶体。要确保实验环境的温度、湿度等因素对频率变化的影响小，以提高测试结果的准确性。每次实验前，应对石英晶体进行清洁处理，去除表面的污染物，以确保测量数据的可靠性。

在实际操作中，用户需要通过外部仪器对晶体的振动频率进行监控。当晶体表面吸附的物质增加时，频率会发生变化，记录频率变化量即可获得沉积物的质量变化。需要注意的是，频率变化的线性范围和灵敏度受到多种因素的影响，实验设计时需要充分考虑这些因素。

总结

石英晶体微天平作为一种高精度的质量测量工具，其在各个科研领域中的应用前景广阔。通过深入理解QCM的工作原理和使用技巧，科研人员能够更好地运用这一工具进行高精度质量检测与分析。无论是在纳米技术、材料科学，还是在生物医学和环境监测领域，石英晶体微天平都具有极大的应用潜力和科学价值。掌握QCM的使用方法，并根据不同的应用需求进行优化设计，是提高实验精度和效率的关键。

石英晶体微天平原理

石英晶体微天平（QCM，Quartz Crystal Microbalance）是一种高精度的质量测量仪器，广泛应用于物理学、化学、材料科学以及生物传感等领域。其原理基于石英晶体的压电效应，通过测量晶体振荡频率的变化来间接推算质量的变化。石英晶体微天平因其高灵敏度、非破坏性和实时检测等特点，已成为分析薄膜沉积、分子吸附、气体检测以及生物分子相互作用研究等领域的重要工具。本文将深入探讨石英晶体微天平的工作原理、应用以及相关的研究进展。

石英晶体微天平的工作原理

石英晶体微天平的核心原理是利用石英晶体的压电特性。当电压施加到石英晶体上时，晶体会发生机械变形，反之，当晶体受到机械力时，便会产生电压。在微天平的应用中，石英晶体通常被切割成特定形状，并以一定的频率进行振荡。当晶体表面附着上物质时，物质的质量增加导致晶体的振荡频率发生变化。

QCM的操作通常涉及将石英晶体置于电场中，并通过恒定电压激发其振荡。根据声波传播原理，石英晶体振荡的频率与其表面附着的质量呈线性关系。当外界物质（如气体、液体或生物分子）沉积在晶体表面时，晶体的共振频率会发生微小变化。通过精确测量这些频率变化，可以推算出附着物质的质量变化。

频率变化与质量的关系

石英晶体微天平的精度非常高，通常可以检测到极微小的质量变化。根据瑞基—赫兹（Rudolf Hertz）方程，频率变化与质量变化之间的关系可以通过以下公式表示：

[ \Delta f = -\frac{C \Delta m}{f_0^2} ]

其中，(\Delta f)是频率变化，(\Delta m)是附着物质的质量变化，(f_0)是石英晶体的共振频率，C是一个常数，取决于晶体的几何形状和振动模式。由此可见，晶体的共振频率变化与附着的物质质量成正比，这使得QCM成为一种高效且灵敏的质量测量工具。

石英晶体微天平的应用

石英晶体微天平的应用领域极为广泛。在材料科学中，QCM被用于研究薄膜的沉积过程和厚度测量。在生物传感器领域，QCM能够实时监测分子间的相互作用，如抗原—抗体反应、DNA杂交等。QCM还被广泛应用于气体传感器、化学反应监测以及环境检测等领域。

在生物传感领域，QCM具有无标记、高灵敏度和高选择性等优点，能够对极低浓度的生物分子进行实时检测。通过观察频率的变化，可以定量分析分子间的结合与解离过程，为生物分子互动研究提供了强大的工具。例如，在癌症标志物检测、病原菌识别以及药物筛选等方面，QCM都展示了其独特的优势。

研究进展与挑战

尽管石英晶体微天平在多个领域展现出优异的性能，但仍面临一些挑战。例如，QCM对温度、湿度等环境因素敏感，这可能会影响测量结果的准确性。近年来，研究者们提出了许多改进方案，如通过表面修饰、优化测量方法等手段来提高其抗干扰能力。新型材料和新型传感器的开发也是QCM研究的热点之一。未来，随着技术的不断进步，石英晶体微天平在更广泛的领域中将发挥更重要的作用。

结语

石英晶体微天平作为一种先进的质量检测工具，凭借其高灵敏度和实时监测能力，在各个科研领域发挥着重要作用。通过不断的技术创新和应用拓展，QCM的测量精度和适应性将得到进一步提升，推动其在生物传感、环境监测等领域的应用前景。

石英晶体微天平的作用

石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance，简称QCM）作为一种精密的传感器，在科学研究和工业应用中具有重要作用。它利用石英晶体的压电特性，通过测量晶体振动频率的变化来探测物质的质量变化。石英晶体微天平的高灵敏度使其能够精确地测量微小质量变化，这使得它在化学、物理、生物医学及环境监测等领域中都得到了广泛应用。本文将详细探讨石英晶体微天平的作用、原理以及应用领域，帮助读者全面了解这一技术的实际价值和应用潜力。

石英晶体微天平的工作原理

石英晶体微天平的核心原理基于压电效应。当施加一个交流电信号时，石英晶体会发生振动，振动频率与晶体的质量成正比。石英晶体微天平利用这一特性，通过监测振动频率的变化，来实现对质量变化的检测。具体来说，当晶体表面吸附物质时，晶体的质量发生增加，导致振动频率下降；反之，若有物质脱附，则振动频率上升。因此，精确测量振动频率的变化，可以推算出附着物的质量变化，甚至可以定量分析其成分。

石英晶体微天平的主要作用

1. 高灵敏度质量检测 石英晶体微天平显著的优势在于其极高的灵敏度，能够检测到纳克级的质量变化。这使得它在检测非常微小的物质质量时尤为有效。例如，QCM可以用于气体传感、薄膜沉积的质量监控以及微小化学反应过程中的质量变化监测。

   

2. 实时监测物质吸附与反应 石英晶体微天平可以实时监测表面物质的吸附、脱附过程。通过分析频率变化，科研人员能够动态观察到分子吸附、化学反应以及生物分子间的相互作用等过程。这一特点使得QCM广泛应用于生物传感、药物研发、材料表面改性等领域。

3. 无标记生物传感 在生物医学领域，石英晶体微天平被广泛应用于无标记生物传感。与传统的免疫分析技术不同，QCM可以通过测量生物分子与靶分子之间的相互作用来实现检测，而无需使用荧光标记或放射性同位素。这一特性使其在疾病检测、药物筛选及临床诊断中具有独特的优势。

4. 薄膜监测与材料研究 石英晶体微天平在薄膜材料研究中也有重要应用。在薄膜沉积过程中，通过实时监测振动频率的变化，研究人员可以准确掌握薄膜生长的速率、厚度以及结构特性。这使得QCM成为材料科学中不可或缺的分析工具，尤其是在高性能涂层、传感器材料等领域的开发中。

石英晶体微天平的应用领域

1. 环境监测 石英晶体微天平可以应用于空气质量监测，尤其是在检测空气中的挥发性有机化合物（VOCs）以及其他污染物质的浓度时，QCM凭借其高度的灵敏度和实时响应能力，成为了一种有效的传感工具。

2. 生物医学应用 在生物医学领域，石英晶体微天平可用于检测生物分子相互作用、细胞表面附着等过程。它能够实时监控生物分子与靶标之间的亲和力变化，并且无需额外标记，具有极高的检测精度，广泛应用于药物研发、病毒检测、免疫分析等。

3. 材料科学与纳米技术 QCM在纳米技术领域的应用也日益增多。在材料科学中，石英晶体微天平能够帮助研究人员深入了解薄膜沉积过程中的微小变化，并为纳米材料的设计与制造提供重要数据支持。

4. 化学反应监测 石英晶体微天平被广泛用于化学反应监测，通过对反应过程中的质量变化进行精确测量，帮助研究人员分析反应速率、反应机理等关键数据，特别是在催化剂研究和化学反应动力学的研究中表现突出。

结语

石英晶体微天平凭借其高灵敏度、实时性以及广泛的应用领域，已经成为现代科研和工业中不可或缺的分析工具。无论是在基础科学研究、药物开发，还是在环境监测、纳米技术等应用中，QCM都发挥着极为重要的作用。随着技术的不断发展，石英晶体微天平在更多创新领域的应用前景值得期待，其在提升科学研究效率和推动技术创新方面的潜力无疑将继续得到广泛关注与重视。

石英晶体微天平测试方法

石英晶体微天平（QCM, Quartz Crystal Microbalance）是一种高灵敏度的质量检测工具，广泛应用于材料科学、化学分析和生物传感领域。QCM测试方法通过监测石英晶体的共振频率变化来精确测量样品的质量变化，尤其适用于研究纳米级别的质量变化。本文将深入探讨石英晶体微天平的工作原理、常见的测试方法以及应用实例，帮助科研人员和工程师更好地理解和使用这一重要的测量工具。

石英晶体微天平的工作原理

石英晶体微天平的核心原理基于石英晶体的压电效应。当电场作用于石英晶体时，晶体会发生形变并产生电荷，反之，施加机械压力时，石英晶体也会产生电信号。QCM利用这一特性，通过施加交流电信号使石英晶体在特定频率下振荡。当有质量附着在晶体表面时，会改变晶体的振荡频率，从而推算出附着物的质量变化。

QCM测试的灵敏度极高，能够检测到极微小的质量变化，通常达到微克（μg）级别，甚至纳克（ng）级别。这使得它在分析薄膜、涂层、分子吸附以及生物分子相互作用等研究中具有不可替代的优势。

石英晶体微天平的测试方法

1. 频率变化法 频率变化法是QCM中常见的测试方法。它通过监测晶体频率的变化来推算样品的质量变化。根据爱因斯坦的科学定律，质量附着在晶体表面时，会导致晶体的共振频率下降。通过精确测量频率的变化，可以计算出质量的增减。这种方法适用于测量气体、液体或者固体的附着量。

   

2. 稳态法与动态法 在QCM的实验中，稳态法和动态法是两种常见的操作方式。稳态法是在样品达到稳定附着量后，测量其频率变化，而动态法则是在样品附着过程中实时监控频率的变化，分析附着速率和过程中的变化。动态法适用于实时监测反应过程，如化学反应、生物分子结合等。

3. 温度和压力控制法 在某些应用中，温度和压力对测量结果有显著影响，因此需要精确控制实验条件。通过控制石英晶体微天平的工作环境，如温度、湿度、压力等，可以进一步提高测试的精确度。例如，在生物传感器的应用中，温度变化可能会导致生物分子活性的改变，因此稳定的温度控制是至关重要的。

4. 电化学QCM 电化学QCM是结合了QCM和电化学技术的一种先进方法。它通过在石英晶体表面施加电流或电压，使样品在电化学反应中发生变化。这种方法常用于研究电化学反应、腐蚀过程以及电极表面上的吸附和脱附现象。

石英晶体微天平的应用领域

石英晶体微天平的应用领域非常广泛。在生物传感器中，QCM可以用来研究分子相互作用、抗原与抗体的结合、DNA与RNA的杂交等生物化学过程。通过精确测量分子附着的质量变化，研究人员能够实时监控生物分子反应，提供无标记检测方案。

在材料科学中，QCM广泛用于薄膜沉积、涂层厚度监测以及材料表面的化学改性等实验。QCM能够帮助科研人员实时跟踪薄膜生长过程，提供准确的质量增量数据。

QCM在环境监测、食品安全、药物研发等领域也有着重要的应用。例如，它可以用于检测空气中的有害气体或食品中的添加剂，通过质量变化的检测提供实时监控。

总结

石英晶体微天平作为一种高灵敏度的质量传感器，具有广泛的应用潜力和发展前景。通过不同的测试方法和实验技巧，科研人员能够在纳米尺度上精确测量质量变化，并从中获得有关分子相互作用、薄膜沉积及反应动力学等重要信息。在未来，随着技术的不断进步和优化，QCM将进一步推动各个科学领域的发展，成为更加重要的实验工具。

石英晶体微天平结构示意图：解析其工作原理与应用

石英晶体微天平（QCM，Quartz Crystal Microbalance）是一种高精度的质量测量工具，广泛应用于物质的检测、传感器技术和表面科学研究领域。其核心工作原理是利用石英晶体在施加电压时产生的压电效应，通过监测石英晶体的共振频率变化来感知质质量的微小变化。本文将深入解析石英晶体微天平的结构及其示意图，帮助读者更好地理解该仪器的设计原理及其广泛应用。

石英晶体微天平的结构与工作原理

石英晶体微天平的基本结构由一个薄的石英晶体板组成，这块晶体通常是切割成一定角度的薄片，装置上加有电极，电极两侧用于施加电压。石英晶体在电压作用下能够发生微小的机械变形，而该变形会导致晶体的共振频率发生变化。通过测量频率变化，QCM可以非常精确地检测到附着在其表面上的物质的质量。

石英晶体微天平的工作原理基于压电效应，晶体的电极将电场施加到石英晶体表面，导致晶体发生形变，从而影响其共振频率。当外部物质或分子在晶体表面吸附或沉积时，石英晶体的质量会发生微小变化，进而引起共振频率的变化。频率的变化与附着物的质量成正比，因此可以通过计算频率变化来准确估算附着物的质量。

石英晶体微天平结构示意图

在石英晶体微天平的结构示意图中，通常包括以下几个关键部分：

1. 石英晶体：这是QCM的核心部分，通常采用高纯度的石英，保证其良好的压电性能。
2. 电极：电极通常被镀在石英晶体的两侧，施加电场后能够激发晶体的振动。
3. 激励电源：为电极提供所需的电压，以激发石英晶体的振动。
4. 频率计：用来精确测量石英晶体的共振频率变化。
5. 振动传感器：捕捉频率变化，并将信号反馈给频率计。

在示意图中，石英晶体通常以双电极结构展示，电极的材料常选用金属如铂或金，这样既能确保电压的高效传递，又能避免电极与溶液或空气中的化学反应。结构示意图还可能标出连接部分、测量电路以及外部控制单元。

石英晶体微天平的应用领域

石英晶体微天平在许多科学研究和工业应用中都有着广泛的应用。其主要的应用领域包括：

1. 化学传感：QCM可用于检测气体、液体或固体的质量变化，因此在气体传感、液体浓度分析、化学反应动力学研究中发挥着重要作用。
2. 生物传感：QCM在生物分子检测中，尤其是抗原-抗体反应、DNA探针等的应用中，能够精准地捕捉到分子级别的质量变化，因此广泛应用于生物传感器的开发。
3. 表面科学研究：QCM能够精确测量表面沉积物的质量变化，因此常用于材料科学中的薄膜研究和表面涂层研究。
4. 环境监测：QCM可用于环境监测，尤其是在监测空气中的有害气体或水质分析中，发挥着重要作用。

石英晶体微天平的优点与挑战

石英晶体微天平凭借其高灵敏度和高精度的优势，在许多精密领域得到了广泛应用。QCM在实际应用中也面临一些挑战，如受到外部环境温度变化、电磁干扰等因素的影响，可能导致测量精度的下降。在高粘度或高浓度的样品中，频率变化的检测也存在一定的局限性。

结语

石英晶体微天平作为一种先进的质量测量工具，其结构和原理为各种领域的研究和应用提供了可靠的技术支持。通过深入理解石英晶体微天平的结构示意图及其工作原理，可以更好地掌握其应用潜力，推动科学研究和工业技术的发展。未来，随着技术的不断进步，石英晶体微天平有望在更多新兴领域中发挥重要作用。

石英晶体微天平（QCM，Quartz Crystal Microbalance）是一种高精度的传感器，广泛应用于物质的质量测量与分析。它通过测量在石英晶体表面因质量变化引起的频率变化，来精确检测极其微小的质量变化。这种技术被广泛用于化学、生物、材料科学以及环境监测等领域。本篇文章将详细介绍石英晶体微天平的工作原理、应用领域、优势及其使用说明，以帮助用户更好地理解并使用这一高端仪器。

石英晶体微天平的工作原理

石英晶体微天平的核心原理基于皮克赫兹（Hz）级别的频率变化，通常使用的石英晶体具有特定的压电性质。当电流通过晶体时，晶体会产生机械振动。随着质量的变化，振动频率会发生相应的变化。通过测量这些频率变化，能够准确推算出附加在晶体表面的微小质量变化。

在实际应用中，石英晶体微天平通常由一片石英晶体、一个电极及其连接的电路组成。当物质附着在晶体表面时，质量的增加会导致晶体振动频率的下降，反之，质量减少时，频率则上升。通过精确的频率测量，能够实现对微量物质的准确检测。

石英晶体微天平的应用领域

石英晶体微天平由于其灵敏度高和非侵入性等优点，在众多领域有着广泛的应用。在化学分析方面，它可以用于气体和液体的质量检测，例如检测气体吸附或化学反应过程中的质量变化。在生物领域，QCM被用来研究蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸之间的相互作用，或者用于监测细胞的生长及其与外部物质的反应。在材料科学中，石英晶体微天平用于涂层厚度的精确测量以及涂层材料的性质研究。而在环境监测领域，它被用来分析空气中的污染物或液体中的有害物质。

石英晶体微天平的优势

与传统的质量测量方法相比，石英晶体微天平具有许多优势。它的灵敏度极高，可以检测到纳克级甚至更小的质量变化，这使得它成为微量检测的理想工具。由于其工作原理简单且不需要复杂的样品制备，石英晶体微天平具有较高的便利性和较低的操作难度。石英晶体微天平还能够实时监测质量变化，适用于动态检测环境，这对于实验研究和工业监测都具有极大的实用价值。

石英晶体微天平的使用说明

使用石英晶体微天平时，需要注意以下几个方面。必须确保设备的校准准确，校准方法一般由制造商提供，定期校准可以保证测量的准确性。使用时应避免样品表面污染，任何杂质都会影响测量结果，因此，保持实验环境的清洁是至关重要的。尽量避免在过高或过低的温度环境下使用，石英晶体微天平的性能受温度变化的影响较大。在测量过程中，注意记录频率变化并与标准进行对比，以保证数据的准确性。

结语

石英晶体微天平作为一种高精度的质量测量工具，在科学研究和工业应用中扮演着不可或缺的角色。通过了解其工作原理、应用领域以及使用技巧，用户能够更加有效地利用这一仪器进行精确的质量分析。随着技术的不断进步，石英晶体微天平将在更多领域展现其独特的价值和广泛的应用潜力。

       Gamry电化学系列讲座是Gamry木虫讲堂的重温与延续！讲座涉及电化学原理、测试技术、各领域应用等多个方面，由Gamry技术支持团队的电化学专家倾力打造！欢迎各位老师、同学与我们交流，大家相互学习，共同提高。

       病毒由蛋白质外壳，外壳所包住的核酸（DNA或RNA）、脂类及其它微量组分构成。近年来，一些研究者发现，当某些受体与病毒的DNA或表面蛋白在石英晶片表面选择性结合时，结合过程的微小质量变化将引起晶片共振频率变化，而QCM仪器具有高度灵敏的特性，可以监测到这样的频率变化，进而对病毒进行选择性识别或定量分析。

       常用的受体涉及合成抗体、天然抗体、DNA、核酸适体、生物大分子（如蛋白质）等，Tai用分子印迹聚合物（合成抗体）作为受体，检测了登革热病毒（DENV），检测限达到1-10μg/L，与传统ELISA方法测得的结果具有很好的关联性，而且一个样品的分析时间只需20-30分钟；Yu et al.使用天然抗体作为受体，检测埃博拉病毒（EBOV），实时监测结合的过程共持续12分钟，几种不同EBOV包膜糖蛋白的检测限达到14或56nM，Z低可测质量11ng，与传统的ELISA方法得到的结果相当，测试过程非常快速，不像ELISA或表面等离子共振SPR方法需要几个小时。Adeel Afzal在其论文中对采用不同受体，使用QCM技术检测多种病毒做了很好的总结和分析。

       随着纳米材料研究的发展，基于其优异的性能，各种纳米材料如金属纳米粒子、碳纳米管、量子点等被广泛用于病毒检测。2018年，Mohamed将金纳米粒子结合QCM技术应用于登革热病毒（DENV）和埃博拉病毒（EBOV）的检测，纳米粒子材料放大了响应信号，DENV检测限达到1.6fM，而EBOV检测限达到了20fM。

       QCM技术无需标记，是一种快速、成本低、可靠、灵敏和专属性强的方法，非常适合临床诊断、临床即时检验（POC）或病毒的早期检测，它克服了传统方法交叉反应、假阳性等问题；另外，基于质量变化的QCM技术特别适合一些没有荧光活性或电传导性，很难用光学方法或电化学方法进行检测的病毒。鉴于其多方面的优势，这项技术不仅被用于病毒识别，还被用于微生物检测，如致病菌、酵母、HX细胞、疾病生物标志物等。

参考论文：

1)Gravimetric Viral Diagnostics: QCM Based Biosensors for Early Detection of Viruses. Chemosensors 2017, 5, 7, doi:10.3390   

2)Applications of gold nanoparticles in virus detection. Theranostics 2018, Vol. 8, Issue 7: 1985-2017, doi: 10.7150 

关于石英晶体微天平QCM

       当不断变化的电压施加在石英晶片上，晶片会发生震荡，其共振频率将随表面质量的变化而改变。石英晶体微天平高度灵敏，可以监测ng/cm²的表面质量变化。蛋白质分子吸附与结合、传感器表面修饰、生物膜增长、聚合物膜增长、离子嵌入与脱出、材料腐蚀等质量变化的界面过程，都可以通过QCM技术来测量。

       Gamry公司提供多种石英晶体微天平QCM产品，从较为基础的eQCM 10M，到可以测量耗散，获得多个倍频下信息的耗散型QCM-I系列产品。除了可以测量微小的ng/cm²质量变化；对于耗散型QCM-I，还可以进一步监测能量耗散，了解吸附、成膜等过程中厚度、质量的变化，实时追踪反应过程中的分子排列、结构变化，以及分析膜的粘弹性......

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引言

聚电解质薄膜组装有很多应用——如缓蚀剂、化学和生物传感以及电致变色等。层层（LbL）组装是一项带正电和负电薄层交替像三明治一样组装的技术，如下图所示。

该技术超越其他薄膜沉积技术的两个优势是：成本和控制。通过石英晶体微天平（QCM）监测LbL组装准确且便宜，不需要昂贵的硬件如原子层沉积或LB。组装通常采用交替浸渍法或通过流动系统。

QCMs除了监测LbL组装，还有很多用处。

●化学和生物传感器

●电聚合反应

●嵌Li⁺反应

●腐蚀研究

●电沉积

●离子/溶剂吸附和传输

本应用报告详细论述了聚烯丙基胺盐酸（PAH）和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）双层在石英晶片上的构建，如下图所示。

PAH

PSS 

实验

10 MHz金涂布石英晶片首先通过在1 mM 3-巯基丙烷磺酸钠盐酒精溶液浸渍功能化。这一步骤的目的是为PAH（平均摩尔质量为200 kDa）吸附准备带负电荷的表面。然后电解池用稀硫酸清洗，并倒满盐溶液。一分钟后，PAH溶液加进电解池。一旦频率减低稳定了，实验停止。下一步，电解池清空，冲洗多次，再装满盐溶液。连续采集开始后一分钟，PSS（平均摩尔质量为70 kDa）溶液注入电解池。频率马上降低，大约三分钟后持平。以上过程总共重复10次。

结果

图1显示了与PAH加入石英晶片有关的频率降低。

图1 向电解池中加入PAH时的频率降低。PAH是开始连续采集一分钟后注入的。

PSS的加入导致了相似的频率降低，如图2所示。

图2 当PSS加入电解池时频率的降低。PSS是在开始连续采集一分钟后注入的。

然后将接下来18步的频率数据连接到一起，一个实验的开始加入到前一个实验的ZH，绘制曲线如图3所示。

图3 PAH2/PSS2到PAH10/PSS10的整合数据

本应用报告是为了强调采用石英晶体微天平监测LbL组装的方便性。

Gamry公司衷心感谢凯斯西储大学Advincula课题组提供数据。

eQCM 10M自带Gamry Resonator软件、Gamry Echem Analyst软件、入门指南、硬件操作手册（CD）、软件操作手册（CD）、EQCM电解池、AC电源适配器、USB接头电缆、BNC电缆、电化学工作站接头电缆和5个金涂布石英晶片（10 MHz）。还有一些其他的选择，包括额外晶片支架、QCM和EQCM流动池，以及Pt、C和Fe涂布晶片。

Microsoft^® Windows XP SP3 or newer is required.