Top-down vs Bottom Up-benadering in nanotegnologie
Nanotegnologie ontwerp, ontwikkel of manipuleer op nanometer ('n biljoenste van 'n meter) skaal. Die hanteringsvoorwerpgrootte moet minder as honderd nanometer wees ten minste in een dimensie om iets nanotegnologie te noem. Daar is twee ontwerpbenaderings in nanotegnologie bekend as bo-na-onder en onder-na-bo. Albei benaderings is nuttig in verskillende soorte toepassings.
Bo-na-onder-benadering
In bo-na-onder benadering word voorwerpe op nanoskaal gemaak deur groter voorwerpe in grootte te verwerk. Geïntegreerde stroombaanvervaardiging is 'n voorbeeld vir top-down nanotegnologie. Nou is dit gegroei tot die vlak van die vervaardiging van nano-elektromeganiese stelsels (NEMS) waar klein meganiese komponente soos hefbome, vere en vloeistofkanale saam met elektroniese stroombane in 'n klein skyfie ingebed is. Die beginmateriaal in hierdie vervaardigings is relatief groot strukture soos silikonkristalle. Litografie is die tegnologie wat dit moontlik gemaak het om sulke klein skyfies te maak en daar is baie soorte daarvan soos foto-, elektronstraal- en ioonstraallitografie.
In sommige toepassings word materiaal op groter skaal op die nanometerskaal geslyp om die oppervlakte tot volume aspekverhouding te vergroot vir meer reaktiwiteit. Nano goud, nano silwer en nano titaandioksied is sulke nano materiale wat in verskillende toepassings gebruik word. Koolstof-nanobuis-vervaardigingsproses met behulp van grafiet in 'n boogoond is nog 'n voorbeeld vir nanotegnologie van bo-na-onder.
Onder-na-bo-benadering
Bottom-up benadering in nanotegnologie maak groter nanostrukture van kleiner boublokke soos atome en molekules. Selfsamestelling waarin gewenste nanostrukture self saamgestel word sonder enige eksterne manipulasie. Wanneer die voorwerpgrootte in nanovervaardiging kleiner word, is onder-na-bo-benadering 'n toenemend belangrike aanvulling tot bo-na-onder tegnieke.
Bottom-up benadering nanotegnologie kan gevind word uit die natuur, waar biologiese stelsels chemiese kragte uitgebuit het om strukture te skep vir selle wat nodig is vir lewe. Wetenskaplikes en ingenieurs doen navorsing om hierdie kwaliteit van die natuur na te boots om klein trosse van spesifieke atome te produseer, wat dan self in meer komplekse strukture kan saamstel. Vervaardiging van koolstofnanobuise met behulp van metaalgekatalyseerde polimerisasiemetode is 'n goeie voorbeeld vir nanotegnologie van onder na bo.
Molekulêre masjiene en vervaardiging is 'n konsep van bottom-up nanotegnologie wat deur Eric Drexler in sy boek Engines of Creation in 1987 bekendgestel is. Dit het vroeë sienings gegee van hoe nanoskaal meganiese stelsels gebruik kan word om komplekse molekulêre strukture te bou.
Verskil tussen bo-na-onder- en onder-na-bo-benadering in nanotegnologie
1. Vervaardigingsproses begin by groter strukture in bo-na-onder-benadering waar beginboublokke kleiner is as die finale ontwerp in onder-na-bo-benadering
2. Vervaardiging van onder na bo kan strukture produseer met perfekte oppervlaktes en rande (nie kreukelrig nie en bevat nie holtes ens.) alhoewel oppervlaktes en rande wat deur vervaardiging van bo na onder veroorsaak word, nie perfek is nie, aangesien dit kreukelrig is of holtes bevat.
3. Bottom-up-benadering-vervaardigingstegnologieë is nuwer as top-down-vervaardiging en sal na verwagting 'n alternatief daarvoor wees in sommige toepassings (byvoorbeeld: transistors).
4. Bottom-up benadering produkte het 'n hoër akkuraatheid akkuraatheid (meer beheer oor die materiaal afmetings) en kan dus kleiner strukture vervaardig in vergelyking met top-down benadering.
5. In bo-na-onder-benadering is daar 'n sekere hoeveelheid vermorste materiaal, aangesien sommige dele van die oorspronklike struktuur verwyder word, in teenstelling met onder-na-bo-benadering waar geen materiaalgedeelte verwyder word nie.
