Rozdíl mezi přístupem shora dolů a zdola nahoru v nanotechnologiích

V nanotechnologiích postup shora dolů a zdola nahoru

Nanotechnologie navrhuje, vyvíjí nebo manipuluje v nanometrovém měřítku (miliardtina metru). Velikost obchodujícího objektu by měla být menší než sto nanometrů alespoň v jedné dimenzi, aby bylo něco nazýváno nanotechnologií. V nanotechnologii existují dva přístupy k designu známé jako shora dolů a zdola nahoru. Oba přístupy jsou užitečné v různých typech aplikací.

Přístup shora dolů

Při přístupu shora dolů jsou nano měřítka vytvářeny zpracováním větších objektů. Výroba integrovaných obvodů je příkladem nanotechnologií shora dolů. Nyní byl rozšířen na úroveň výroby nanomechanických systémů (NEMS), kde malé mechanické komponenty, jako páky, pružiny a tekutinové kanály spolu s elektronickými obvody, jsou zabudovány do malého čipu. Výchozími materiály v těchto výrobách jsou relativně velké struktury, jako jsou křemíkové krystaly. Litografie je technologie, která umožnila výrobu takových malých čipů, a existuje mnoho typů, jako je litografie fotografií, elektronových paprsků a iontových paprsků..

V některých aplikacích jsou materiály ve větším měřítku broušeny na nanometrové měřítko, aby se zvýšila poměr stran plochy k objemu pro větší reaktivitu. Nano zlato, nano stříbro a nano-oxid titaničitý jsou takové nanomateriály používané v různých aplikacích. Dalším příkladem nanotechnologií s přístupem shora dolů je proces výroby uhlíkových nanotrubic využívajících grafit v obloukové peci.

Přístup zdola nahoru

Přístup zdola nahoru v nanotechnologiích vytváří větší nanostruktury z menších stavebních bloků, jako jsou atomy a molekuly. Vlastní montáž, ve které jsou požadované nano struktury sestaveny samostatně bez jakékoli vnější manipulace. Když se velikost objektu v nanofabrikaci zmenšuje, přístup zdola nahoru je stále důležitějším doplňkem technik shora dolů.

Nanotechnologie zdola nahoru lze nalézt z přírody, kde biologické systémy využívaly chemické síly k vytvoření struktur pro buňky potřebné pro život. Vědci a inženýři provádějí výzkum, aby napodobili tuto kvalitu přírody a vytvořili malé shluky specifických atomů, které se pak mohou samy sestavit do složitějších struktur. Výroba uhlíkových nanotrubic metodou polymerace katalyzovanou kovem je dobrým příkladem nanotechnologií přístupu zdola nahoru.

Molekulární stroje a výroba je koncept nanotechnologie zdola nahoru, kterou Eric Drexler představil ve své knize Engines of Creation v roce 1987. Poskytl včasné pohledy na to, jak lze použít mechanické systémy v nano měřítku k vytváření komplexních molekulárních struktur.

Rozdíl mezi přístupem shora dolů a zdola nahoru v nanotechnologiích

1. Výrobní proces začíná od větších struktur v přístupu shora dolů, kde počáteční stavební bloky jsou menší než konečný návrh v přístupu zdola nahoru

2. Výroba zdola nahoru může produkovat struktury s dokonalými povrchy a hranami (nikoli zvrásněné a neobsahující dutiny atd.), Ačkoli povrchy a hrany, které jsou výsledkem výroby shora dolů, nejsou dokonalé, protože jsou zvrásněné nebo obsahují dutiny.

3. Technologie výroby zdola nahoru jsou novější než výroba shora dolů a očekává se, že pro ně bude v některých aplikacích alternativou (příklad: tranzistory)..

4. Produkty pro přístup zdola nahoru mají vyšší přesnost (větší kontrola nad rozměry materiálu), a proto mohou ve srovnání s přístupem shora dolů vyrábět menší struktury..

5. V přístupu shora dolů existuje určité množství zbytečného materiálu, protože některé části jsou odstraněny z původní struktury oproti přístupu zdola nahoru, kde není odstraněna žádná část materiálu..