​​QCM-D和傳統QCM的區別

關于探測表面敏感度的技術，你經常會遇到QCM實時檢測的方法。QCM這三個字母是石英晶體微天平的縮寫，是針對檢測非常小物質質量的天平。如果你關注更多儀器方面的知識，你可能已經注意到，QCM系列有許多類型，如QCM-D。那么他們之間的區別又是什么呢？不同于傳統的QCM，QCM-D中添加一個額外的參數D是耗散因子。耗散因子提供了芯片表面吸附層的軟硬度的實時信息，也被稱為粘彈性。這意味著，QCM-D能夠比傳統的QCM提供更多關于研究系統的信息。

1. 什么是耗散？
    

QCM-D測量耗散，但這個參數是什么，它是由什么組成的，它意味著什么？有時耗散也被稱為振蕩中的芯片的阻尼。耗散的嚴格定義是每個振蕩周期內系統能量損失的總和。如果用一個方程來描述，它可以寫成1/Q，其中Q是所用振蕩器的品質因子。定義耗散的另一種方法是用每個振蕩周期的能量損耗除以系統中的總能量。

說了這么多概念性的東西，但這與實際實驗有什么關系呢？如前所述，耗散與芯片表面吸附層的軟硬度有關。一個剛性材料沉積在芯片表面將跟隨芯片一起振動而不發生形變。在這種情況下，剛性材料不會抑制振蕩，檢測到的耗散值將是低的。而另一方面，軟薄膜將不能完全跟隨芯片一起振動。這意味著它將在測試過程中發生形變。軟薄膜會抑制振蕩并產生高的耗散。因此，耗散參數提供了芯片表面所沉積薄膜的軟硬度或粘彈性的實時性質，這使得監測構象變化成為可能。

2. 為什么測量能量耗散是很重要的？
 

盡可能多收集正在研究的系統的相關信息當然是有利的，但耗散信息真的是必須的么？

耗散參數有三個重要方面：

第一，耗散揭示了研究的系統隨時間定性變化的關系。

其次，它提供了吸附物質的關鍵信息，如量化的質量，厚度和粘彈性性能。

第三，耗散揭示了一個粘彈性或剛性薄膜的模型是否應該使用。剛性膜的質量可以使用Sauerbrey方程計算，只需要輸入一個單一的諧波共振頻率；多參數擬合需要至少一段時間F和D值相對于時間的變化。一般來說倍頻越多擬合結果就越好。

更深入地討論剛才說到的第一點，即對所研究系統的時間分辨行為進行定性了解，耗散參數將從收集到的倍頻頻率中補充吸附物質的信息。同時捕捉到的兩個參數F和D將繪制吸附物質在表面上排列的狀態，以及排列如何隨時間變化；一個QCM芯片的頻率響應反映了它表面上耦合質量的變化，包括被困在分子層間的溶劑的質量。耗散反映了薄膜的軟硬度。監測這兩個作為時間函數的參數，即可對分子是否平躺在表面（剛性膜和水合程度低）；或是伸展構型（軟膜和水合程度高）；以及如果有重排，例如溶脹（從平躺到延伸）或塌縮（從延伸到平躺）等這些變化進行檢測。

3. QCM-D優于QCM的三點
 

綜上所述，相比于傳統的QCM，耗散參數提供了三個重要的優勢：

1.  它定性提供了與吸附物質薄膜的軟硬度相關的信息和軟硬度隨時間變化的信息。

2.  它提供了量化模型的關鍵信息。

3.  它提供了粘彈性膜的模型基本要素。

D值還能幫助你對你的實驗的理解帶來了什么額外的信息？你能全面地了解正在研究的系統中薄膜的溶劑含量、納米結構或排列方式嗎？探索耗散的潛能并在下面的評論中分享你的故事和問題。

4. 下面是來自我們的一位用戶的評價：

“I can tell you that for every electron moved, this amount of mass changed. That’s powerful. You can’t really get that with any other system.”

Jodie Lutkenhaus, Associate Professor, Texas A&M University