Em áreas como ciência dos materiais, biosensor e monitoramento ambiental, a medição precisa de pequenas mudanças de massa é fundamental para analisar as reações de interface e as interações de substâncias.Balança de Traços de Cristais de Quartzo(QCM) com capacidade de detecção de massa em nanoescala, tornou-se uma ferramenta de precisão para o estudo de processos microscópicos, amplamente utilizado em cenários de pesquisa e detecção que exigem capturar mudanças de substâncias em traços. ​

No estudo da superfície de materiais, a balança de rastros de cristal de quartzo é um "observatório em tempo real" do comportamento da interface. No monitoramento do crescimento da película, o material de base é depositado na superfície do cristal de quartzo, o QCM monitora as mudanças na frequência de ressonância do cristal (sensibilidade até 1ng / cm²), registra a taxa de crescimento e a espessura da película em tempo real, por exemplo, ao preparar uma película de nanometais, pode controlar a espessura com precisão até o nível de 1nm, fornecendo suporte a dados para a preparação de eletrodos de dispositivos semicondutores. Ao estudar o comportamento de absorção de água do revestimento de polímero, o QCM pode capturar o aumento de massa do revestimento devido à absorção de umidade, analisar a taxa de difusão das moléculas de água e o desempenho de penetração do revestimento através da curva de mudança de frequência, fornecendo a base para a otimização da fórmula do revestimento impermeável. Sua capacidade de monitoramento in situ evita erros durante a transferência de amostras, permitindo que os dados experimentais alcancem resoluções temporais de milissegundos. ​

No campo da biosensoria, o dispositivo é um "medidor de precisão" das interações moleculares. No estudo de reação antígeno-anticorpo, os anticorpos são fixados na superfície do cristal de quartzo, e quando a solução de antígeno flui através, o QCM calcula a massa do antígeno ligado através de mudanças de frequência, analisando quantitativamente a afinidade e a dinâmica da reação, a concentração de detecção pode ser baixa até o nível de pg / mL. No experimento de triagem de drogas, o QCM é usado para monitorar o processo de ligação de moléculas de drogas a proteínas alvo, parâmetros chave como constantes de ligação podem ser obtidos sem marcação fluorescente, e a eficiência da triagem é mais de três vezes maior do que os métodos tradicionais. Na detecção de vírus, a modificação de receptores específicos permite a identificação rápida de partículas virales em amostras com tempos de resposta de menos de 10 minutos, proporcionando uma nova abordagem para o diagnóstico rápido de doenças infecciosas. ​

Na monitorização ambiental, a balança de traços de cristal de quartzo é usada para detectar traços de poluentes. No monitoramento de substâncias orgânicas voláteis (COV) no ar, a superfície do QCM modifica materiais de adsorção específicos, calculando a concentração de COV antes e depois da mudança de massa da adsorção, o limite inferior de detecção pode chegar a ppb (10-9), identificando formaldeído, benzeno e outros gases perigosos. Na inspeção da qualidade da água, para íons de metais pesados (como mercúrio, chumbo), usando a adsorção específica da película fina funcionalizada, o QCM pode realizar a inspeção seletiva em corpos de água complexos, com desvio padrão relativo inferior a 5%, para atender aos requisitos de precisão do monitoramento ambiental. Seu design miniaturizado pode ser integrado em dispositivos portáteis de monitoramento para permitir análises em tempo real no local e fornecer dados oportunos para rastreamento da poluição. ​