Topp-ned vs Bottom Up-tilnærming i nanoteknologi
Nanoteknologi designer, utvikler eller manipulerer i nanometerskala (en milliarddels meter). Handlingsobjektets størrelse bør være mindre enn hundre nanometer i minst én dimensjon for å kalle noe for nanoteknologi. Det er to designtilnærminger innen nanoteknologi kjent som top-down og bottom-up. Begge tilnærmingene er nyttige i forskjellige typer applikasjoner.
Topp-ned-tilnærming
I ovenfra-ned-tilnærming lages objekter i nanoskala ved å behandle større objekter i størrelse. Integrert kretsfremstilling er et eksempel på top-down nanoteknologi. Nå har det blitt vokst til nivået med å produsere nanoelektromekaniske systemer (NEMS) der små mekaniske komponenter som spaker, fjærer og væskekanaler sammen med elektroniske kretser er innebygd i en liten brikke. Utgangsmaterialene i disse fabrikasjonene er relativt store strukturer som silisiumkrystaller. Litografi er teknologien som har gjort det mulig å lage så små brikker, og det finnes mange typer av dem som foto-, elektronstråle- og ionestrålelitografi.
I noen bruksområder slipes materialer i større skala til nanometerskalaen for å øke sideforholdet mellom overflateareal og volum for mer reaktivitet. Nano gull, nano sølv og nano titandioksid er slike nano materialer som brukes i forskjellige applikasjoner. Produksjonsprosessen for nanorør av karbon ved bruk av grafitt i en lysbueovn er et annet eksempel på nanoteknologi ovenfra og ned.
bunn-opp-tilnærming
Nedenfra og opp-tilnærming innen nanoteknologi er å lage større nanostrukturer fra mindre byggesteiner som atomer og molekyler. Selvmontering der ønskede nanostrukturer er selvmonterte uten ekstern manipulasjon. Når objektstørrelsen blir mindre i nanofabrikasjon, er nedenfra og opp-tilnærming et stadig viktigere komplement til ovenfra-ned-teknikker.
Nanoteknologi fra bunn og opp kan finnes fra naturen, der biologiske systemer har utnyttet kjemiske krefter for å skape strukturer for celler som trengs for liv. Forskere og ingeniører utfører forskning for å imitere denne naturens kvalitet for å produsere små klynger av spesifikke atomer, som deretter selv kan settes sammen til mer komplekse strukturer. Produksjon av nanorør av karbon ved bruk av metallkatalysert polymeriseringsmetode er et godt eksempel på nanoteknologi fra nedenfra og opp.
Molecular machines and manufacturing er et konsept av bottom-up nanoteknologi introdusert av Eric Drexler i sin bok Engines of Creation i 1987. Det har gitt tidlige synspunkter på hvordan kan nanoskala mekaniske systemer brukes til å bygge komplekse molekylære strukturer.
Forskjellen mellom Top-down og Bottom-up-tilnærming i nanoteknologi
1. Produksjonsprosessen starter fra større strukturer i ovenfra-og-ned-tilnærming der startbyggeblokkene er mindre enn den endelige designen i bottom-up-tilnærming
2. Nedenfra-og-opp-produksjon kan produsere strukturer med perfekte overflater og kanter (ikke rynkete og inneholder ikke hulrom osv.), selv om overflater og kanter som følge av topp-ned-produksjon ikke er perfekte ettersom de er rynkete eller inneholder hulrom.
3. Bottom-up-tilnærmingsproduksjonsteknologier er nyere enn ovenfra-og-ned-produksjon og forventes å være et alternativ for det i noen applikasjoner (eksempel: transistorer).
4. Nedenfra og opp-tilnærmingsprodukter har høyere presisjonsnøyaktighet (mer kontroll over materialdimensjonene) og kan derfor produsere mindre strukturer sammenlignet med ovenfra-ned-tilnærming.
5. I ovenfra-og-ned-tilnærming er det en viss mengde bortkastet materiale ettersom noen deler fjernes fra den opprinnelige strukturen i motsetning til nedenfra-og-opp-tilnærming der ingen materialdel fjernes.
