QCM Capture

 

          QCM (Quartz crystal Microbalance) หรือเรียกอย่างเข้าใจง่ายว่า “ตาชั่งวัดมวลขนาดเล็ก” ในย่านไมโครกรัมถึงนาโนกรัม ซึ่งใช้ประโยชน์จากแร่ควอตซ์ (Quartz crystal) ที่ตัดให้ได้ความหนาที่เหมาะสม แร่ควอตซ์มีคุณสมบัติเป็น piezoelectric ที่จะเกิดการสั่นเมื่อได้รับความถี่ตรงกับความถี่ธรรมชาติ (resonance frequency) ซึ่งถ้ามีโมเลกุลหรือมวลขนาดเล็กเปลี่ยนแปลงบนผิวของควอตซ์ ความถี่ในการสั่นก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย ด้วยความสัมพันธ์นี้จึงใช้ค่าความถี่ที่เปลี่ยนแปลง คำนวณโมเลกุลหรือมวลที่เปลี่ยนแปลงบนผิวควอตซ์ได้เช่นกัน ตามสมการ Kanazawa-Gordon

 

QCM 3

 

          เทคนิค QCM ถูกประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขาในปัจจุบันทั้งด้านอุตสาหกรรมและวิชาการ เช่น การตรวจหาเชื้อโรคในด้านการแพทย์ การวัดการสึกกร่อนของโลหะและการวัดความหนาไอโลหะในเทคโนโลยีฟิล์มบางในด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ด้วยเหตุนี้ห้องปฏิบัติการ Micro Electronics and Control system ภายใต้ส่วนงานระบบลำเลียงแสงที่ BL6 สถาบันวิจัยแสงซินโครตอน (องค์การมหาชน) จึงได้วิจัยและพัฒนาชุดทดลอง QCM ขึ้นเพื่อสนับสนุนการใช้งานและประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ โดยเป็นการทดลองกับตัวอย่างที่เป็นสารละลายของเหลว ด้วยการหยดตัวอย่างสารละลายเพียงปริมาตร 15-30 ไมโครลิตรลงบนผิวควอตซ์ โดยสารละลายต่างชนิดหรือต่างความเข้มข้น จะส่งผลให้ความถี่ในการสั่นของควอตซ์ต่างกัน สารละลายต่างชนิด ปริมาตรเท่ากัน ส่งผลให้ความถี่ในการสั่นของควอตซ์ต่างกัน (ค่าความถี่ในการสั่น ค่าแกน X ณ ตำแหน่งที่ Y สูงสุด)

 

QCM

 

          ด้วยขนาดของ QCM ที่มีขนาดเล็ก จึงส่งผลให้เกิดการพัฒนาร่วมกับระบบของไหลจุลภาค (microfluidic system) ซึ่งสามารถผลิตขึ้นได้ด้วยเทคนิคเอกซ์เรย์ลิโธกราฟีด้วยแสงซินโครตรอน (X-ray Lithography) เพื่อสร้างเป็นระบบของไหลความละเอียดสูงและนำในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงต่างๆ เช่นความหนืด-ความหนาแน่นของสารละลาย (N. Doy, et al. (2010)) หรืออุปกรณ์วัดสารก่อภูมิแพ้ (Xuan Weng, et al (2016)) เป็นต้น