Quartz crystal impedance studies at 10 MHz of viscoelastic liquids and films

Calvo, Ernesto J.; Etchenique, Roberto; Bartlett, P. N.; Singhal, Kavita; Santamaría, Carlos

doi:10.1039/a703551i

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“…Sifat viskoelastik QCM muncul dari impedansi mekanik pada BVD (Butterworth Van Dyke) eqivalent sircuit. Secara matematis, Granstaff dan Martin menjelaskan impedansi mekanik pada resenator dirumuskan [5] :…”

Section: Susi Rahayu Dkk: Pengaruh Perbedaan Pelarut Polistiren Terhunclassified

Effects of Polystyrene Solvent Difference on Morphology of Polystyrene Layers and Viscoelastic Properties of QCM Biosensors

Rahayu

Masruroh

Santjojo

et al. 2014

Nat-B

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ABSTRAKPenelitian ini, melakukan modifikasi permukaan QCM dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja QCM biosensor. QCM 10 MHz dimodifikasi dengan menambahkan lapisan polistiren (Ps) pada permukaan QCM menggunakan pelarut toluena dan kloroform. Pelapisan Ps dilakukan dengan teknik spin coating, pengukuran nilai kekasaran dengan TMS 1200, dan uji sifat viskoelastik dengan impedance analyzer. Hasil uji TMS 1200 menunjukkan bahwa lapisan Ps dengan pelarut kloroform menghasilkan morfologi yang lebih kasar dan massa Ps yang terdeposisi lebih banyak dibandingkan pelarut toluena. Nilai kekasaran permukaan lapisan Ps pelarut kloroform sekitar 616,52 nm dan dengan pelarut toluena sekitar 578,9 nm. Perbedaan kekasaran permukaan lapisan Ps antara kedua pelarut dikarenakan perbedaan tekanan uap. PENDAHULUANBiosensor merupakan perangkat analisis untuk mengenali target molekul biologi,

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Section: Susi Rahayu Dkk: Pengaruh Perbedaan Pelarut Polistiren Terhunclassified

Effects of Polystyrene Solvent Difference on Morphology of Polystyrene Layers and Viscoelastic Properties of QCM Biosensors

Rahayu

Masruroh

Santjojo

et al. 2014

Nat-B

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“…A sinusoidal signal is applied between the external capacitor and the grounded crystal electrode [81]. In this study, the authors perform several frequency sweeps close to the resonant frequency of the crystal, they obtain the average values of the input and output voltages using an analog/digital converter and a computer.…”

Section: The Calvo Circuitmentioning

confidence: 99%

“…Using a similar principle to the impedance analyzer, several electronic circuits have been designed to obtain the spectrum of impedance or admittance of the crystal in a range of frequencies close to resonance [37,[79][80][81]. These electronic circuits can obtain the series resonance frequency (fs) and the half band half width (Γ) for each measure cycle in a few seconds.…”

Section: Adapted Equipment Of Sweep Frequencymentioning

confidence: 99%

“…The experimental that best fit to the experimental results. The values are obtained by a non-linear fitting using appropriate conditions [47,81].…”

Section: The Calvo Circuitmentioning

confidence: 99%

“…The transfer function spectrum is composed by 100 frequencies points around the natural resonant frequency of the crystal. The spectrum is built in 0.25 s (real-time evaluation) [81].…”

Section: The Calvo Circuitmentioning

confidence: 99%

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Diseño y evaluación de un biosensor basado en resonadores de cristal de cuarzo (QCR) para caracterizar muestras biológicas relacionadas con enfermedades artríticas

Ahumada¹,

Armando²

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IVResumen de la tesis de Luis Armando Carvajal Ahumada, presentada como requisito parcial para la obtención del grado de DOCTOR en INGENIERÍA BIOMÉDICA. Madrid, 03 de Abril de 2017 DISEÑO Y EVALUACIÓN DE UN SENSOR BASADO EN RESONADORES DE CRISTAL DE CUARZO (QCR) PARA CARACTERIZAR MUESTRAS BIOLÓGICAS RELACIONADAS CON LA DIAGNOSIS DE ENFERMEDADES ARTRÍTICASResumen:Los resonadores de cristal de cuarzo son dispositivos ampliamente utilizados como biosensores debido a su alta sensibilidad ante fenómenos físico-químicos que ocurren en su superficie, a la reproducibilidad de las mediciones y por ser transductores fáciles de utilizar. Sauerbrey[1] fue el primero en demostrar que el resonador cristal de cuarzo puede ser utilizado como una microbalanza útil para caracterizar pequeñas deposiciones de masa en el electrodo del cristal. Sauerbrey demostró que, si se deposita una delgada capa de material rígido sobre el cristal de cuarzo, tanto el cristal como el material depositado vibrarán a la misma frecuencia y se generará un cambio en la frecuencia de resonancia inicial del cristal. Específicamente, la frecuencia de resonancia disminuye al aumentar la cantidad de masa depositada.El cristal de cuarzo también puede operar en medio fluidos. En este caso además del desplazamiento en frecuencia del cristal, se genera una pérdida significativa en el factor de calidad del resonador. Para fluidos Newtonianos (viscosidad constante), Kanazawa y Gordon[2] demostraron que el desplazamiento en frecuencia que sufre el resonador así como el cambio en el ancho de la curva de admitancia, depende de la densidad y la viscosidad del líquido. Este fenómeno permite utilizar los resonadores de cristal de cuarzo como pequeños viscosímetros siempre que se conozca la densidad del fluido a analizar.En el caso de deposición de fluidos viscoelásticos, la medición del cambio en la frecuencia de resonancia del cristal no es suficiente para obtener el valor de viscosidad del fluido. Por tanto, se requiere de la medición de una segunda variable (mitad del ancho de media banda -Γ) para obtener el valor correcto de la viscosidad del fluido depositado.[3] Para fluidos pseudoplásticos (viscosidad aparente dependiente de la velocidad de cizallamiento aplicada), se requiere de un modelo matemático que explique el comportamiento de la viscosidad del fluido a distintas velocidades de cizallamiento. En particular para el análisis de muestras con este comportamiento, se ha elegido el modelo Rouse ya que explica con suficiente detalle el comportamiento pseudoplástico y resulta simple de aplicar a las medidas experimentales.En este trabajo se propone el diseño de un biosensor basado en un resonador de cristal de cuarzo (QCR) para la caracterización de muestras biológicas que emulan el comportamiento del líquido sinovial.El líquido sinovial es una mezcla de plasma dializado y ácido hialurónico con comportamiento pseudoplástico. Su principal función es la de actuar como lubricante en las articulaciones V manteniendo al mínimo la fricción entre los huesos, especialment...

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The Electrochemical Quartz Crystal Microbalance

Hillman

2003

Encyclopedia of Electrochemistry

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This chapter reviews the development and use of the electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) as an in situ probe of interfacial processes involving the formation, properties, and redox switching of multilayer films. For films that are sufficiently rigid and/or thin (termed acoustically thin ), the EQCM functions as a quantitative gravimetric probe of surface population changes. This well‐established methodology is now being used to explore both thermodynamic and kinetic aspects of film compositional changes, for example, in response to electrochemical stimuli. Correlation of mobile species (ion and solvent) population changes—within the effectively static film matrix—with electrochemical control and response functions (potential, current, and charge) now provides mechanistic information. Combination with other in situ (e.g. optical or spectroscopic) techniques is a developing area and can facilitate separation of individual ion and solvent transfers. For films that are softer and/or thicker (termed acoustically thick ), the acoustic wave is attenuated during passage across the film, which in turn undergoes acoustic deformation. The EQCM now responds primarily to film viscoelastic properties, that is, film (rather than mobile species) dynamics. This is a developing area, but it is now possible to extract film shear modulus components (storage and loss moduli); these are found to respond significantly to the film redox state (controlled via potential or charge), temperature, timescale (frequency), and environment (both solvent and electrolyte ions). These effects are reviewed with selected examples from a diverse range of materials, encompassing metals, metal oxides, semiconductors, metal coordination complexes, and redox, conducting, and insulating polymers.

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Quartz crystal impedance studies at 10 MHz of viscoelastic liquids and films

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Effects of Polystyrene Solvent Difference on Morphology of Polystyrene Layers and Viscoelastic Properties of QCM Biosensors

Diseño y evaluación de un biosensor basado en resonadores de cristal de cuarzo (QCR) para caracterizar muestras biológicas relacionadas con enfermedades artríticas

The Electrochemical Quartz Crystal Microbalance

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