Forskel mellem top-down og bottom up-tilgang i nanoteknologi
Share
Top Down vs Bottom Up-tilgang i nanoteknologi
Nanoteknologi designer, udvikler eller manipulerer i nanometer (en milliarddels meter) skala. Den omhandlende objektstørrelse skal være mindre end hundrede nanometer mindst i en dimension for at kalde noget for at være nanoteknologi. Der er to designmetoder i nanoteknologi kendt som top-down og bottom-up. Begge fremgangsmåder er nyttige i forskellige typer applikationer.
Top-down tilgang
I top-down tilgang fremstilles nanoskala objekter ved at behandle større objekter i størrelse. Fremstilling af integreret kredsløb er et eksempel på top-down nanoteknologi. Nu er det vokset til niveauet for fabrikation af nanoelektromekaniske systemer (NEMS), hvor bittesmå mekaniske komponenter såsom håndtag, fjedre og fluidkanaler sammen med elektroniske kredsløb er indlejret i en lille chip. Udgangsmaterialerne i disse fabrikationer er relativt store strukturer, såsom siliciumkrystaller. Litografi er den teknologi, der har gjort det muligt at fremstille så små chips, og der er mange typer af dem, såsom foto-, elektronstråle- og ionstrålelitografi.
I nogle applikationer slibes materialer i større skala til nanometerskalaen for at øge forholdet mellem overfladeareal og volumen for mere reaktivitet. Nano-guld, nano-sølv og nano-titandioxid er sådanne nanomaterialer, der bruges til forskellige anvendelser. Fremstillingsproces af nanorør i kulstof ved hjælp af grafit i en bueovn er et andet eksempel på top-down fremgangsmåde nanoteknologi.
Bund-up tilgang
Bund-up-tilgang i nanoteknologi fremstiller større nanostrukturer fra mindre byggesten som atomer og molekyler. Selvmontering, hvor de ønskede nanokonstruktioner er selvmonterede uden nogen ekstern manipulation. Når objektstørrelsen bliver mindre i nanofabrikation, er bottom-up tilgang et stadig vigtigere supplement til top-down teknikker.
Nanoteknologi fra bottom-up-tilgang findes fra naturen, hvor biologiske systemer har udnyttet kemiske kræfter til at skabe strukturer til celler, der er nødvendige for livet. Forskere og ingeniører udfører forskning for at efterligne denne kvalitet af naturen for at producere små klynger af specifikke atomer, som derefter selv kan samles i mere komplekse strukturer. Fremstilling af carbonananorør ved hjælp af metalkatalyseret polymerisationsmetode er et godt eksempel på bottom-up-fremgangsmåde nanoteknologi.
Molekylær maskiner og fremstilling er et koncept med bottom-up nanoteknologi introduceret af Eric Drexler i sin bog Engines of Creation i 1987. Den har givet tidlige synspunkter på, hvordan nanoskala mekaniske systemer kan bruges til at opbygge komplekse molekylære strukturer.
|
Forskel mellem top-down og bottom-up tilgang i nanoteknologi 1. Fremstillingsprocessen starter fra større strukturer i top-down tilgang, hvor startblokke er mindre end den endelige konstruktion i bottom-up tilgang 2. Fremstilling fra bunden og ovenfra kan producere strukturer med perfekte overflader og kanter (ikke rynkeligt og indeholder ikke hulrum osv.) Skønt overflader og kanter, der er resultatet af top-down-fremstilling, ikke er perfekte, da de er wrinkly eller indeholder hulrum. 3. Fremstillingsteknologier fra bottom-up-fremgangsmåde er nyere end top-down-fremstilling og forventes at være et alternativ til det i nogle applikationer (eksempel: transistorer). 4. Produkter fra bottom-up-tilgang har en højere præcisionsnøjagtighed (mere kontrol over materialedimensionerne) og kan derfor fremstille mindre strukturer sammenlignet med top-down tilgang. 5. I ovenfra og ned-tilgang er der en vis mængde spildt materiale, da nogle dele fjernes fra den oprindelige struktur i kontrast til bottom-up-fremgangsmåden, hvor ingen materialedel fjernes.
|
