Подход отгоре надолу срещу отдолу нагоре в нанотехнологиите
Нанотехнологията е проектиране, разработване или манипулиране в нанометър (една милиардна част от метъра) мащаб. Размерът на търговския обект трябва да бъде по-малък от сто нанометра поне в едно измерение, за да наречем нещо нанотехнология. Има два подхода за проектиране в нанотехнологиите, известни като "отгоре надолу" и "отдолу нагоре". И двата подхода са полезни в различни видове приложения.
Подход отгоре-надолу
При подхода отгоре надолу обектите в наномащаб се правят чрез обработка на по-големи по размер обекти. Производството на интегрални схеми е пример за нанотехнологии отгоре надолу. Сега тя е израснала до нивото на производство на нано електромеханични системи (NEMS), където малки механични компоненти като лостове, пружини и флуидни канали заедно с електронни схеми са вградени в малък чип. Изходните материали в тези производства са относително големи структури като силициеви кристали. Литографията е технологията, която е позволила създаването на такива малки чипове и има много видове от тях, като фото, електронно-лъчева и йонно-лъчева литография.
В някои приложения по-големите материали се смилат до нанометрова скала, за да се увеличи съотношението на площта към обема за по-голяма реактивност. Нано злато, нано сребро и нано титанов диоксид са такива нано материали, използвани в различни приложения. Процесът на производство на въглеродни нанотръби с използване на графит в дъгова пещ е друг пример за нанотехнология с подход отгоре надолу.
Подход отдолу нагоре
Подходът отдолу нагоре в нанотехнологиите създава по-големи наноструктури от по-малки градивни елементи като атоми и молекули. Самосглобяване, при което желаните нано структури се сглобяват сами без никаква външна манипулация. Когато размерът на обекта става все по-малък при нанопроизводството, подходът отдолу нагоре е все по-важно допълнение към техниките отгоре надолу.
Нанотехнологията с подход отдолу-нагоре може да бъде открита в природата, където биологичните системи са използвали химическите сили, за да създадат структури за клетките, необходими за живота. Учените и инженерите извършват изследвания, за да имитират това качество на природата, за да произведат малки клъстери от специфични атоми, които след това могат да се сглобят в по-сложни структури. Производството на въглеродни нанотръби с използване на метален катализиран метод на полимеризация е добър пример за нанотехнология с подход отдолу нагоре.
Молекулярните машини и производство е концепция за нанотехнология отдолу нагоре, въведена от Ерик Дрекслър в книгата му Engines of Creation през 1987 г. Тя дава ранни възгледи за това как могат да се използват наномащабни механични системи за изграждане на сложни молекулярни структури.
Разлика между подхода отгоре надолу и отдолу нагоре в нанотехнологиите
1. Производственият процес започва от по-големи структури при подход отгоре надолу, където началните градивни елементи са по-малки от крайния дизайн при подход отдолу нагоре
2. Производството отдолу нагоре може да произведе структури с перфектни повърхности и ръбове (без бръчки и без кухини и т.н.), въпреки че повърхностите и ръбовете, получени от производството отгоре надолу, не са перфектни, тъй като са набръчкани или съдържат кухини.
3. Технологиите за производство отдолу нагоре са по-нови от производството отгоре надолу и се очаква да бъдат алтернатива за някои приложения (пример: транзистори).
4. Продуктите с подход отдолу нагоре имат по-висока прецизност (повече контрол върху размерите на материала) и следователно могат да произвеждат по-малки структури в сравнение с подхода отгоре надолу.
5. При подхода отгоре надолу има известно количество похабен материал, тъй като някои части се премахват от оригиналната структура, за разлика от подхода отдолу нагоре, при който не се премахва материална част.
