Nanotehnoloogia erinevus ülalt alla ja alt üles lähenemisviisist

Nanotehnoloogia ülalt alla või alt üles lähenemisviis

Nanotehnoloogia kavandab, arendab või manipuleerib nanomeetri (meetri miljardik) skaalal. Jagatava objekti suurus peaks olema vähemalt ühes mõõtmes vähem kui sada nanomeetrit, et nimetada midagi nanotehnoloogiaks. Nanotehnoloogias on kaks lähenemisviisi, mida tuntakse ülalt alla ja alt üles. Mõlemad lähenemisviisid on kasulikud erinevat tüüpi rakendustes.

Ülalt-alla lähenemine

Ülalt-alla lähenemisel valmistatakse nanomõõtmelisi objekte, töödeldes suuremaid objekte. Integreeritud vooluringi tootmine on nanotehnoloogia ülalt alla näide. Nüüd on see kasvanud nanotelektromehaaniliste süsteemide (NEMS) valmistamise tasemeni, kus pisikesed mehaanilised komponendid nagu kangid, vedrud ja vedelikukanalid koos elektrooniliste vooluringidega on manustatud pisikesele kiibile. Nende valmististe lähtematerjalid on suhteliselt suured struktuurid nagu räni kristallid. Litograafia on tehnoloogia, mis on võimaldanud teha selliseid pisikesi kiibisid ja neid on palju liike, näiteks foto-, elektron- ja ioonkiirte litograafia.

Mõnedes rakendustes jahvatatakse suuremahulised materjalid nanomeetri skaalale, et suurendada pinna ja ruumala kuvasuhet suurema reaktsioonivõime saavutamiseks. Nano kuld, nano hõbe ja nano titaandioksiid on sellised nanomaterjalid, mida kasutatakse erinevates rakendustes. Süsiniknanotorude tootmisprotsess, kasutades grafiiti kaareahjus, on veel üks näide ülalt alla suunatud nanotehnoloogia kasutamisest.

Alumine lähenemisviis

Alt-üles lähenemisviis nanotehnoloogias muudab suuremate nanostruktuuride valmistamise väiksematest ehitusplokkidest nagu aatomid ja molekulid. Ise monteerimine, milles soovitud nanostruktuurid pannakse ise kokku ilma välise manipuleerimiseta. Kui objekti suurus nanotöötlemisel väheneb, on alt-üles lähenemine ülalt alla suunatud tehnikate üha olulisem täiendus.

Alt-üles lähenemisviisiga nanotehnoloogiat võib leida loodusest, kus bioloogilised süsteemid on kasutanud keemilisi jõude eluks vajalike rakkude struktuuride loomiseks. Teadlased ja insenerid viivad looduse selle kvaliteedi jäljendamiseks läbi teadusuuringuid, et tekitada spetsiifilistest aatomitest väikesed klastrid, mis võivad seejärel ise koonduda keerukamateks struktuurideks. Süsiniknanotorude tootmine metallkatalüüsitud polümerisatsiooni meetodil on hea näide alt üles suunatud nanotehnoloogia jaoks.

Molekulaarmasinad ja tootmine on alt-üles nanotehnoloogia kontseptsioon, mille tutvustas Eric Drexler oma raamatus „Mootori loomine 1987. aastal”. See on andnud varase ülevaate, kuidas saab nanomõõtmelisi mehaanilisi süsteeme kasutada keerukate molekulaarstruktuuride ehitamiseks..

Erinevus ülalt alla ja alt üles lähenemise vahel nanotehnoloogias

1. Tootmisprotsess algab suurematest struktuuridest ülalt-alla lähenemisviisil, kus alustavad ehitusplokid on väiksemad kui alt-üles lähenemisviisi lõppkonstruktsioon

2. Altpoolt üles valmistades võib saada täiuslike pindade ja servadega struktuure (mitte kortsulisi ega sisalda õõnsusi jne), kuigi ülalt alla valmistamisega saadud pinnad ja servad pole täiuslikud, kuna need on kortsulised või sisaldavad õõnsusi.

3. Alt-üles lähenemisviisi tootmistehnoloogiad on uuemad kui ülalt alla suunatud tootmistehnoloogiad ja eeldatakse, et see oleks sellele alternatiiviks mõnes rakenduses (näide: transistorid).

4. Alt-üles lähenemisviisi toodetel on suurem täpsustäpsus (suurem kontroll materjali mõõtmete üle) ja seetõttu saavad nad ülalt alla lähenemisega võrreldes valmistada väiksemaid konstruktsioone.

5. Ülalt-alla lähenemisel on teatav kogus raisatud materjali, kuna mõned osad eemaldatakse algsest struktuurist, vastupidiselt alt-üles lähenemisele, kus ühtegi materjali ei eemaldata..

Tehnoloogia