No augšas uz leju pret augšupēju pieeju nanotehnoloģijās
Nanotehnoloģijas projektē, izstrādā vai manipulē nanometru (metra miljardo daļu) mērogā. Darījuma objekta izmēram jābūt mazākam par simts nanometriem vismaz vienā dimensijā, lai kaut ko varētu saukt par nanotehnoloģiju. Nanotehnoloģijās ir divas dizaina pieejas, kas pazīstamas kā no augšas uz leju un no apakšas uz augšu. Abas pieejas ir noderīgas dažāda veida lietojumprogrammās.
No augšas uz leju pieeja
No augšas uz leju pieejā nano mēroga objekti tiek izgatavoti, apstrādājot lielākus objektus. Integrēto shēmu izgatavošana ir no augšas uz leju vērstas nanotehnoloģijas piemērs. Tagad tas ir izaudzis līdz nano elektromehānisko sistēmu (NEMS) izgatavošanas līmenim, kur sīki mehāniski komponenti, piemēram, sviras, atsperes un šķidruma kanāli, kā arī elektroniskās shēmas ir iestrādāti nelielā mikroshēmā. Šo izstrādājumu izejmateriāli ir salīdzinoši lielas struktūras, piemēram, silīcija kristāli. Litogrāfija ir tehnoloģija, kas ir ļāvusi izgatavot tik mazas mikroshēmas, un ir daudz to veidu, piemēram, foto, elektronu staru un jonu staru litogrāfija.
Dažos lietojumos lielāka mēroga materiāli tiek slīpēti līdz nanometru skalai, lai palielinātu virsmas laukuma un tilpuma proporciju un palielinātu reaģētspēju. Nanozelts, nanosudrabs un nanotitāna dioksīds ir šādi nanomateriāli, ko izmanto dažādos lietojumos. Oglekļa nanocauruļu ražošanas process, izmantojot grafītu loka krāsnī, ir vēl viens no augšas uz leju vērstas nanotehnoloģijas piemērs.
Pieeja no apakšas uz augšu
No apakšas uz augšu pieeja nanotehnoloģijās veido lielākas nanostruktūras no mazākiem blokiem, piemēram, atomiem un molekulām. Pašmontāža, kurā vajadzīgās nano struktūras tiek pašas samontētas bez jebkādām ārējām manipulācijām. Kad nanoražošanā objekta izmērs kļūst mazāks, augšupēja pieeja ir arvien svarīgāks papildinājums lejupejošajām metodēm.
No apakšas uz augšu pieejas nanotehnoloģijas var atrast no dabas, kur bioloģiskās sistēmas ir izmantojušas ķīmiskos spēkus, lai izveidotu struktūras dzīvībai nepieciešamajām šūnām. Zinātnieki un inženieri veic pētījumus, lai atdarinātu šo dabas kvalitāti, lai radītu mazus konkrētu atomu kopas, kuras pēc tam var paši savākt sarežģītākās struktūrās. Oglekļa nanocauruļu ražošana, izmantojot metālu katalizētas polimerizācijas metodi, ir labs piemērs augšupējai pieejai nanotehnoloģijai.
Molekulārās mašīnas un ražošana ir augšupējas nanotehnoloģijas jēdziens, ko Ēriks Drekslers ieviesa savā grāmatā Radīšanas dzinēji 1987. gadā. Tas ir sniedzis agrīnu priekšstatu par to, kā nanomēroga mehāniskās sistēmas var izmantot, lai izveidotu sarežģītas molekulāras struktūras..
Atšķirība starp lejupejošo un augšupēju pieeju nanotehnoloģijā
1. Ražošanas process sākas no lielākām konstrukcijām lejupējā pieejā, kur sākuma bloki ir mazāki nekā galīgais dizains, izmantojot augšupēju pieeju
2. Ražošana no apakšas uz augšu var radīt struktūras ar nevainojamām virsmām un malām (nav saburzītas un nesatur dobumus utt.), lai gan virsmas un malas, kas radušās ražošanas no augšas uz leju, nav ideālas, jo tās ir grumbuļainas vai satur dobumus.
3. Augšupējas pieejas ražošanas tehnoloģijas ir jaunākas nekā lejupējā ražošana, un ir paredzams, ka tās būs alternatīva dažos lietojumos (piemēram, tranzistori).
4. Augšupējas pieejas produktiem ir augstāka precizitāte (lielāka kontrole pār materiāla izmēriem), un tāpēc tie var izgatavot mazākas konstrukcijas, salīdzinot ar pieeju no augšas uz leju.
5. Izmantojot lejupejošu pieeju, ir zināms daudzums izniekota materiāla, jo dažas daļas tiek noņemtas no sākotnējās struktūras pretstatā lejupējai pieejai, kurā netiek noņemta neviena materiāla daļa.
