Skillnad mellan top down och bottom up approach i nanoteknik

Top Down vs Bottom Up Approach i nanoteknik

Nanotekniken designar, utvecklar eller manipulerar på nanometer (en miljard meter) skala. Handlingsobjektstorleken bör vara mindre än hundra nanometer, åtminstone i en dimension, för att ringa någonting för att vara nanoteknik. Det finns två designmetoder inom nanoteknik som kallas top-down och bottom-up. Båda metoderna är användbara i olika typer av applikationer.

Top-down Approach

I topp-ner-tillvägagång görs nanoskalaobjekt genom att bearbeta större objekt i storlek. Integrerad kretsfabrikation är ett exempel för nanoteknologi i toppnivån. Nu har den blivit vuxen till nivån på tillverkning av nanoelektromekaniska system (NEMS) där små mekaniska komponenter som hävarmar, fjädrar och vätskekanaler tillsammans med elektroniska kretsar är inbäddade till en liten chip. Utgångsmaterialen i dessa tillverkningar är relativt stora strukturer, såsom kiselkristaller. Litografi är den teknik som har möjliggjort att göra sådana små chips och det finns många typer av dem som foto, elektronstråle och jonstråle litografi.

I vissa applikationer slipas storskaliga material på nanometerskalan för att öka ytan till volymförhållande för mer reaktivitet. Nano-guld, nanosilver och nanotitandioxid är sådana nanomaterial som används i olika tillämpningar. Kolfanorörtillverkningsprocessen med grafit i en bågugn är ett annat exempel för nanoteknologi med toppnål.

Bottom-up Approach

Bottom-up-tillvägagångssättet inom nanoteknik gör större nanostrukturer från mindre byggstenar som atomer och molekyler. Självmontering där önskade nanostrukturer är självmonterade utan någon extern manipulation. När objektstorleken blir mindre i nanofabrikation är bottom-up-tillvägagångssätt ett allt viktigare komplement till topp-down-tekniker.

Nedanvänd nanoteknik kan hittas från naturen, där biologiska system har utnyttjat kemiska krafter för att skapa strukturer för celler som behövs för livet. Forskare och ingenjörer utför forskning för att imitera denna naturkvalitet för att producera små kluster av specifika atomer, som sedan kan monteras i mer komplexa strukturer. Tillverkning av kolnanorör med användning av metallkatalyserad polymerisationsmetod är ett bra exempel på nanoteknologi i botten uppåt.

Molekylära maskiner och tillverkning är ett koncept av bottom-up nanoteknologi introducerad av Eric Drexler i hans bokmotorer av skapelsen 1987. Den har gett tidig syn på hur kan mekaniska system med nanoskala användas för att bygga komplexa molekylära strukturer.

Skillnad mellan Top-down och Bottom-up-tillvägagångssätt i nanoteknik 1. Tillverkningsprocessen startar från större strukturer i topp-down-tillvägagångssätt, där startblocken är mindre än den slutliga konstruktionen i botten uppåtriktat tillvägagångssätt 2. Bottom-up tillverkning kan producera strukturer med perfekta ytor och kanter (inte skrynkligt och innehåller inte hålrum etc.), trots att ytor och kanter som uppstår genom topp-down-tillverkning inte är perfekta eftersom de är rynkade eller innehåller hålrum. 3. Bottom-up-tillvägagångssätt för tillverkningsteknologi är nyare än topp-down-tillverkning och förväntas vara ett alternativ för det i vissa applikationer (exempel: transistorer). 4. Bottom-up approach produkter har en högre precision noggrannhet (mer kontroll över materialets dimensioner) och kan därför tillverka mindre strukturer jämfört med topp-down approach. 5. I top-down-tillvägagångssätt finns det en viss mängd spilligt material eftersom vissa delar avlägsnas från den ursprungliga strukturen kontrasterande till botten-up-tillvägagångssättet, där ingen väsentlig del avlägsnas.