Đại cương

Thạch anh là một loại ôxít silic (SiO2) dạng pha lê. Ôxy và silic là những nguyên tố tồn tại nhiều nhất trên trái đất, trong đó cát và đá có thành phần chủ yếu là SiO2.

Cát đá thì có khắp nơi, nhưng để có thạch anh thì phải có ôxít silic tinh khiết và cho kết tinh theo một quá trình thích hợp. Trong tự nhiên nó xảy ra ở vùng núi lửa.

Tương tự, silic được dùng nhiều trong các con chip và trong công nghệ phần cứng, nhưng phải lọc luyện từ cát thạch anh đến độ gần như nguyên chất, tức là tạp chất ở mức "1 cái kim khâu trong sân bóng đá".

Tính chất

Thạch anh là một vật chất cứng, trong suốt, có trọng lượng riêng 2.649 kg/m3 (1.531 oz/in3), nhiệt độ nóng chảy ở 1750 °C (3182 °F). Thạch anh có tính giòn cao, tính dẻo thấp và đó cũng là một tính chất thuận lợi cho các ứng dụng với chúng.

Thạch anh được sử dụng chế tạo các thiết bị tạo ra xung nhịp để ứng dụng trong ngành điện tử, cũng có thể dùng để tạo các tần số mẫu để hiệu chỉnh cho các dụng cụ âm nhạc.

Ứng dụng

Những tinh thể thạch anh đầu tiên được sử dụng bởi chúng có tính chất "áp điện", có nghĩa là chúng chuyển các dao động cơ khí thành điện áp và ngược lại, chuyển các xung điện áp thành các dao động cơ khí. Tính chất áp điện này được Jacques Curie phát hiện năm 1880 và từ đó chúng được sử dụng vào trong các mạch điện tử do tích chất hữu ích này.
Một đặc tính quan trọng của tinh thể thạch anh là nếu tác động bằng các dạng cơ học đến chúng (âm thanh, sóng nước...) vào tinh thể thạch anh thì chúng sẽ tạo ra một điện áp dao động có tần số tương đương với mức độ tác động vào chúng, do đó chúng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn kiểm soát những sự rung động trong các động cơ xe hơi để kiểm soát sự hoạt động của chúng.

Lần đầu tiên Walter G. Cady ứng dụng thạch anh vào một bộ kiểm soát dao động điện tử vào năm 1921. Ông công bố kết quả vào năm 1922 và đến năm 1927 thì Warren A. Marrison đã ứng dụng tinh thể thạch anh vào điều khiển sự hoạt động của các đồng hồ.