Forskel mellem Top Down og Bottom Up Approach i Nanoteknologi

Top Down vs Bottom Up Approach i Nanoteknologi

Nanoteknologi er ved at designe, udvikle eller manipulere på nanometer (en milliardedel af en meter) skala. Handlingsobjektstørrelsen skal være mindre end hundrede nanometer i det mindste i en dimension for at kalde noget for at være nanoteknologi. Der er to designtilgange i nanoteknologi kendt som top-down og bottom-up. Begge tilgange er nyttige i forskellige typer applikationer.

Top-down Approach

I øverste nedadgående tilgang fremstilles nanoskalaobjekter ved at behandle større objekter i størrelse. Integreret kredsløbsfabrikation er et eksempel på top nanoteknologi. Nu er det vokset til niveauet for fremstilling af nanoelektromekaniske systemer (NEMS), hvor små mekaniske komponenter som løfter, fjedre og væskekanaler sammen med elektroniske kredsløb er indlejret til en lille chip. Udgangsmaterialerne i disse fremstillinger er relativt store strukturer, såsom siliciumkrystaller. Litografi er den teknologi, der har gjort det muligt at lave sådanne små chips, og der er mange typer af dem, såsom foto, elektronstråle og ionstråle litografi.

I nogle applikationer slibes større målestoffer til nanometerskalaen for at øge overfladeareal til volumenformforhold for mere reaktivitet. Nano-guld, nanosølv og nanotitandioxid er sådanne nanomaterialer, der anvendes i forskellige anvendelser. Carbon nanorør fremstillingsprocessen ved hjælp af grafit i en bueovn er et andet eksempel på top-down tilgang nanoteknologi.

Bottom-up Approach

Bottom-up tilgang i nanoteknologi gør større nanostrukturer fra mindre byggesten som atomer og molekyler. Selvmontering hvor ønskede nanostrukturer er selvmonteret uden nogen ekstern manipulation. Når objektstørrelsen bliver mindre i nanofabrikation, er bottom-up-tilgang et stadig vigtigere supplement til top-down teknikker.

Nedadgående tilgang nanoteknologi kan findes fra naturen, hvor biologiske systemer har udnyttet kemiske kræfter til at skabe strukturer for celler, der er nødvendige for livet. Forskere og ingeniører udfører forskning for at efterligne denne kvalitet af naturen for at producere små klynger af specifikke atomer, som så selv kan samle sig i mere komplekse strukturer. Fremstilling af carbon nanorør ved anvendelse af metalkatalyseret polymerisationsmetode er et godt eksempel på nanoteknologi med bottom-up-tilgang.

Molekylære maskiner og fremstilling er et koncept af bottom-up nanoteknologi introduceret af Eric Drexler i hans bog Motions of Creation i 1987. Det har givet tidlige synspunkter om, hvordan kan mekaniske systemer i nanoskala bruges til at opbygge komplekse molekylære strukturer.

Forskel mellem top-down og bottom-up tilgang i nanoteknologi 1. Fremstillingsprocessen starter fra større strukturer i top-down-tilgang, hvor start af byggesten er mindre end det endelige design i bottom-up-tilgang 2. Bottom-up fremstillingen kan producere strukturer med perfekte overflader og kanter (ikke rynket og indeholder ikke hulrum mv.) Selv om overflader og kanter, der skyldes top-down-fremstilling, ikke er perfekte, da de er rynket eller indeholder hulrum. 3. Bottom up-approach fremstillings teknologier er nyere end top-down-produktion og forventes at være et alternativ til det i nogle applikationer (eksempelvis transistorer). 4. Bottom-up approach produkter har en højere præcision nøjagtighed (mere kontrol over materialets dimensioner) og kan derfor producere mindre strukturer i forhold til top-down tilgang. 5. I top-down-tilgang er der en vis mængde spildt materiale, da nogle dele fjernes fra den oprindelige struktur i kontrast til bund-op-tilgang, hvor ingen væsentlig del fjernes.