Prístup zhora nadol vs prístup zdola nahor v nanotechnológii
Nanotechnológia je navrhovanie, vývoj alebo manipulácia v nanometrovom rozsahu (miliardtina metra). Veľkosť predmetu by mala byť menšia ako sto nanometrov aspoň v jednom rozmere, aby sa niečo nazvalo nanotechnológiou. V nanotechnológii existujú dva dizajnové prístupy známe ako zhora nadol a zdola nahor. Oba prístupy sú užitočné v rôznych typoch aplikácií.
Prístup zhora nadol
Pri prístupe zhora nadol sa objekty v nanoúrovni vyrábajú spracovaním väčších objektov. Výroba integrovaných obvodov je príkladom nanotechnológie zhora nadol. Teraz sa rozrástla na úroveň výroby nano elektromechanických systémov (NEMS), kde sú drobné mechanické komponenty, ako sú páky, pružiny a tekutinové kanály, spolu s elektronickými obvodmi zabudované do malého čipu. Východiskové materiály v týchto výrobách sú relatívne veľké štruktúry, ako sú kryštály kremíka. Litografia je technológia, ktorá umožnila výrobu takýchto malých čipov a existuje veľa druhov z nich, ako je fotolitografia, elektrónový lúč a iónový lúč.
V niektorých aplikáciách sa materiály vo väčšom meradle brúsia na nanometrovú mierku, aby sa zväčšil pomer plochy povrchu k objemu pre väčšiu reaktivitu. Nano zlato, nano striebro a nano oxid titaničitý sú takéto nano materiály používané v rôznych aplikáciách. Proces výroby uhlíkových nanorúrok s použitím grafitu v oblúkovej peci je ďalším príkladom nanotechnológie zhora nadol.
Prístup zdola nahor
Prístup zdola nahor v nanotechnológii vytvára väčšie nanoštruktúry z menších stavebných blokov, ako sú atómy a molekuly. Samomontáž, pri ktorej sa požadované nanoštruktúry zostavia sami bez akejkoľvek vonkajšej manipulácie. Keď sa veľkosť objektu pri nanofabrikácii zmenšuje, prístup zdola nahor je čoraz dôležitejším doplnkom techník zhora nadol.
Nanotechnológie s prístupom zdola nahor možno nájsť v prírode, kde biologické systémy využili chemické sily na vytvorenie štruktúr pre bunky potrebné pre život. Vedci a inžinieri vykonávajú výskum s cieľom napodobniť túto kvalitu prírody, aby vytvorili malé zhluky špecifických atómov, ktoré sa potom môžu sami zostaviť do zložitejších štruktúr. Výroba uhlíkových nanorúrok pomocou metódy polymerizácie katalyzovanej kovom je dobrým príkladom nanotechnológie zdola nahor.
Molekulárne stroje a výroba je koncept nanotechnológie zdola nahor, ktorý predstavil Eric Drexler vo svojej knihe Engines of Creation v roku 1987. Poskytuje prvé názory na to, ako možno mechanické systémy v nanoúrovni použiť na vytváranie zložitých molekulárnych štruktúr..
Rozdiel medzi prístupom zhora nadol a zdola nahor v nanotechnológii
1. Výrobný proces začína od väčších štruktúr v prístupe zhora nadol, kde sú počiatočné stavebné bloky menšie ako konečný návrh v prístupe zdola nahor
2. Výroba zdola nahor môže produkovať štruktúry s dokonalými povrchmi a hranami (nie zvrásnené a neobsahuje dutiny atď.), hoci povrchy a hrany, ktoré vznikli výrobou zhora nadol, nie sú dokonalé, pretože sú zvrásnené alebo obsahujú dutiny.
3. Výrobné technológie s prístupom zdola nahor sú novšie ako výroba zhora nadol a očakáva sa, že v niektorých aplikáciách budú pre ňu alternatívou (napríklad: tranzistory).
4. Produkty s prístupom zdola nahor majú vyššiu presnosť (väčšiu kontrolu nad rozmermi materiálu), a preto môžu vyrábať menšie konštrukcie v porovnaní s prístupom zhora nadol.
5. Pri prístupe zhora nadol je určité množstvo plytvaného materiálu, pretože niektoré časti sú odstránené z pôvodnej štruktúry, na rozdiel od prístupu zdola nahor, kde nie je odstránená žiadna materiálová časť.
