Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)

Schwingquarzmikrowaage mit Dessipationsmessung (Quartz crystal microbalance with dissipation-monitoring - QCM-D)

Die Schwingquarzmikrowaage mit Dessipationsmessung (Quartz crystal microbalance with dissipation-monitoring - QCM-D) wird eingestzt, um molekulare Wechselwirkungen und Adsorptionen an unterschiedlichen Oberflächen zu untersuchen. Anwendungen finden sich vor allem, um die Eigenschaften von Biomaterialien und funktionellen Oberflächen, z.B. für Proteine, Lipide, Polymere, Metallorganische Gerüststrukturen (Metal-organic frameworks - MOFs) sowie Zellen und Bakterien, zu bestimmen.

 

QCM-D Anwendungen
 

 

Messprinzip


Bei spontaner Anregung des Sensors mit einer Wechselspannung oszilliert diese Quarz-Scheibe mit einer Frequenz, die von der gesamten oszillierenden Masse abhängig ist. Durch Aufbringen eines dünnen Films steigt die oszillierende und die Resonanzfrequenz sinkt. Diese Abhängigkeit wird durch die Sauerbrey-Gleichung beschrieben:

 

Sauerbrey-Gleichung

 


Die Sauerbrey-Gleichung gilt jedoch nur für starre Filme. Weil elastische Filme der Oszillation nicht exakt folgen, wird die Schwingung gedämpft. Bei der Schwingquarzmikrowaage mit Dessipationsmessungs (Quartz crystal microbalance with dissipation-monitoring - QCM-D)-Technik lässt man den Schwingquarz nach Anregung frei schwingen und man kann durch die Bestimmung der Dämpfungseigenschaften Informationen über die Masse und die viskoelastischen Eigenschaften des gebundenen Films erhalten. Die Messung erfolgt in Echtzeit.


Im Gegensatz zu optischen Methoden wie der Oberflächenplasmonenresonanz-Spektroskopie (Surface plasmon resonance - SPR - spectroscopy) und der Ellipsometrie werden mit der Schwingquarzmikrowaage mit Dessipationsmessungs(Quartz crystal microbalance with dissipation-monitoring - QCM-D)-Technik die co-adsorbierten Materialien, wie z.B. Wasser in Biofilmen oder Lösungsmittel-Rest in Metallorganische Gerüststrukturen (Metal-organic frameworks - MOFs), bestimmt.

 

QCM-D Geraet
Schwingquarzmikrowaage E4 der Firma Q-Sense