Ang mga kristal na kuwarts, dahil sa kanilang natatanging piezoelectric na epekto, ay may mahalagang papel sa maraming larangan. Ang kanilang mga application ay sumasaklaw sa malawak na hanay ng mga high{1}}sektor, kabilang ang electronics, komunikasyon, at aerospace.
1. Mga Quartz Crystal Oscillator
Gumagamit ang quartz crystal oscillator ng quartz crystal bilang core ng resonant frequency-selective circuit. Ang oscillator na ito ay binuo sa pamamagitan ng tumpak na paghiwa ng isang quartz crystal sa manipis na hiwa at paglakip ng mga metal plate sa kanilang mga ibabaw. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay batay sa kabaligtaran na piezoelectric na epekto: ang mga kristal na kuwarts ay nanginginig nang mekanikal sa ilalim ng impluwensya ng isang alternating electric field. Dahil ang bawat quartz crystal ay may partikular na natural na dalas ng panginginig ng boses, nangyayari ang resonance kapag ang isang inilapat na electric field ay tumutugma sa dalas na ito. Ginagawa ng katangiang ito ang mga quartz crystal na isang perpektong pagpipilian para sa mataas na-precision resonant frequency-selective circuits. Ang mga quartz crystal oscillator, dahil sa kanilang mahusay na frequency stability, ay gumaganap ng mahalagang papel sa maraming device, kabilang ang mga standard frequency generator, pulse counter, at quartz clock.
2. Quartz Crystal Microbalance
Ang Quartz Crystal Microbalance (QCM) ay isang instrumento na gumagamit ng piezoelectric effect ng quartz crystal upang sukatin ang mga pagbabago sa electrode surface mass. Mula nang ipakilala ito noong unang bahagi ng 1960s, ito ay naging isang mahusay na tool para sa nanogram-level na mass detection dahil sa napakataas nitong sensitivity. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho nito ay ang pagbabago sa mass ng ibabaw ng quartz crystal electrode ay mako-convert sa isang pagbabago sa dalas ng output electrical signal ng oscillation circuit. Ang prosesong ito ay susuriin ng mga pantulong na kagamitan gaya ng mga computer upang makakuha ng mataas na-mga resulta ng pagsukat sa katumpakan. Samakatuwid, ang quartz crystal microbalance ay gumaganap ng mahalagang papel sa maraming larangan tulad ng gamot, industriya ng kemikal, pagkain, biomedicine, pagsubaybay sa kapaligiran, industriya at militar.
3. Piezoelectric biosensor
(1) Piezoelectric immunosensor
Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng piezoelectric immunosensor ay upang ayusin ang mga antibodies o antigens sa ibabaw ng quartz crystal at gamitin ang partikular na reaksyon ng affinity sa pagitan ng antigen at antibody. Kapag ang antigen o antibody na susukatin ay nakikipag-ugnayan sa nakapirming substansiya ng pagkilala at gumagawa ng tiyak na adsorption, ang surface mass load ng kristal ay tataas nang naaayon. Ang pagbabagong ito ay maaaring masubaybayan ng pagbabago ng dalas ng sensor, sa gayon ay tinutukoy ang dami ng adsorbed antibody o antigen.
(2) Piezoelectric gene sensor
Ang pangunahing prinsipyo ng piezoelectric gene sensor para sa pag-detect ng DNA ay upang ayusin ang nag-iisang-stranded DNA probe sa kristal na ibabaw. Kapag ang pagkakasunud-sunod ng DNA na matutukoy ay komplementaryo dito, nangyayari ang hybridization reaction sa chip upang bumuo ng double-stranded na DNA. Ang prosesong ito ay hahantong sa pagtaas ng masa ng kristal at mga pagbabago sa viscoelasticity sa ibabaw. Ang mga pagbabagong ito ay maaaring masukat sa pamamagitan ng pagbabago ng dalas ng sensor at pagtatasa ng network.