多功能高靈敏度QCM的研制以及高分子在金表面物理吸附的研究.pdf

1、石英晶體微天平QCM是一種靈敏度極高的傳感器，可以精確的測(cè)量到納克量級(jí)的質(zhì)量變化以及納米尺度下物質(zhì)的剪切模量、粘彈性等力學(xué)參數(shù)。近年來(lái)的研究表明除了石英晶體的頻率反映了晶體表面物質(zhì)的性質(zhì)，晶體的等效阻抗以及耗散因子同樣具有明確的物理意義。目前石英晶體微天平被廣泛的應(yīng)用在生物傳感器，納米尺度下物質(zhì)的相互作用等研究領(lǐng)域。因此研制一套功能完善的石英晶體微天平實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有重要的意義。鑒于石英晶體微天平具有如此高的靈敏度，以及能夠應(yīng)用于液態(tài)條件下

2、，因此它非常適合研究溶液中高分子在固體表面的吸附行為。高分子特別是蛋白質(zhì)分子在固體表面的物理吸附是一種重要的物理、化學(xué)、生物現(xiàn)象，在醫(yī)學(xué)、制藥等領(lǐng)域都有著重要的意義。因此研究高分子的物理吸附行為具有重要的學(xué)術(shù)及應(yīng)用價(jià)值。圍繞石英晶體微天平的研制和高分子在固體表面的物理吸附，本論文開(kāi)展了大量的研究，取得的主要成果如下： 1 推導(dǎo)了溶液中石英晶體微天平的理論模型，給出了多種條件下△f與△D的理論公式，為實(shí)驗(yàn)工作奠定了理論基礎(chǔ)。

3、 2 給出了測(cè)量石英晶體耗散因子的兩種方法。特別是提出了從晶體的導(dǎo)納頻率曲線中去除晶體并聯(lián)電容的計(jì)算方法，有效的提高了測(cè)量精度。這種方法還沒(méi)有在其它文獻(xiàn)中看到。 3 設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠使晶體工作在液態(tài)條件和三次諧波狀態(tài)下的振蕩電路，并且此電路能夠同時(shí)測(cè)量晶體的頻率、阻抗和耗散因子。電路中采用了電容補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)有效的去除了晶體并聯(lián)電容的影響使電路可以工作在高粘滯的溶液中。同時(shí)通過(guò)在電路中引入帶通濾波器，使我們的電路能夠?qū)⒕w激勵(lì)在三次

4、諧波下，需要指出的是在實(shí)際中使用同樣的方法我們的電路也可以工作在五次諧波下。 4 設(shè)計(jì)了一個(gè)可以使晶體工作在溶液條件下的液體池。使用我們的液體池可以方便的在實(shí)驗(yàn)中連續(xù)更換樣品，同時(shí)每個(gè)樣品的使用量可以控制在5ml以內(nèi)，有效的節(jié)約了樣品。我們的液體池還具有一個(gè)精密的溫控系統(tǒng)，保證實(shí)驗(yàn)溫度可以穩(wěn)定在±0.0015℃以內(nèi)。我們還根據(jù)液體池的使用情況提出了改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，將在來(lái)來(lái)使用。 5 以PNIPAM分子為模型，應(yīng)用QCM-