Разница между подходом сверху вниз и снизу вверх в нанотехнологиях

Подход сверху вниз против нанотехнологий

Нанотехнология - это проектирование, разработка или манипулирование в нанометровом масштабе (миллиардной доли метра). Размер дилингового объекта должен быть менее ста нанометров, по крайней мере, в одном измерении, чтобы называть что-то нанотехнологией. В нанотехнологиях существует два подхода к проектированию, известные как нисходящий и восходящий. Оба подхода полезны в различных типах приложений.

Нисходящий подход

При нисходящем подходе нано-масштабные объекты создаются путем обработки более крупных объектов по размеру. Изготовление интегральных схем является примером нисходящей нанотехнологии. Теперь он вырос до уровня изготовления наноэлектромеханических систем (NEMS), где крошечные механические компоненты, такие как рычаги, пружины и жидкостные каналы, а также электронные схемы встроены в крошечный чип. Исходные материалы в этих производствах представляют собой относительно крупные структуры, такие как кристаллы кремния. Литография - это технология, которая позволила сделать такие крошечные чипы, и существует много их типов, таких как фото, электронно-лучевая и ионно-лучевая литография..

В некоторых применениях крупномасштабные материалы измельчают до нанометрового масштаба, чтобы увеличить аспектное отношение площади поверхности к объему для большей реакционной способности. Нано-золото, нано-серебро и нано-диоксид титана являются такими наноматериалами, которые используются в различных областях. Процесс производства углеродных нанотрубок с использованием графита в дуговой печи является еще одним примером нанотехнологического подхода сверху вниз.

Подход «снизу вверх

Восходящий подход в нанотехнологиях - создание более крупных наноструктур из более мелких строительных блоков, таких как атомы и молекулы. Самосборка, в которой желаемые наноструктуры собираются самостоятельно без каких-либо внешних манипуляций. Когда в нанотехнологиях размер объекта становится меньше, подход «снизу вверх» становится все более важным дополнением к методам «сверху вниз».

Восходящий подход нанотехнологии можно найти в природе, где биологические системы использовали химические силы для создания структур для клеток, необходимых для жизни. Ученые и инженеры проводят исследования, чтобы имитировать это качество природы для создания небольших кластеров определенных атомов, которые затем могут самостоятельно объединяться в более сложные структуры. Производство углеродных нанотрубок с использованием метода катализируемой металлом полимеризации является хорошим примером нано-технологии с восходящим подходом.

Молекулярные машины и производство - это концепция восходящей нанотехнологии, представленная Эриком Дрекслером в его книге «Двигатели творчества» в 1987 году. В ней даны ранние представления о том, как наномасштабные механические системы можно использовать для создания сложных молекулярных структур..

Разница между нисходящим и нисходящим подходом в нанотехнологиях

1. Производственный процесс начинается с более крупных конструкций при подходе сверху вниз, где исходные строительные блоки меньше, чем окончательный проект при подходе снизу вверх

2. При изготовлении снизу вверх можно получить конструкции с идеальными поверхностями и кромками (не морщинистыми, не имеющими полостей и т. Д.), Хотя поверхности и кромки, возникающие при изготовлении сверху вниз, не идеальны, поскольку они морщинистые или содержат полости..

3. Технологии производства по принципу «снизу вверх» новее, чем «сверху вниз», и ожидается, что они станут альтернативой для них в некоторых приложениях (например, транзисторы)..

4. Продукты подхода снизу вверх имеют более высокую точность (больший контроль над размерами материала) и, следовательно, могут производить меньшие конструкции по сравнению с подходом сверху вниз..

5. При подходе сверху вниз существует определенное количество потраченного впустую материала, поскольку некоторые части удаляются из исходной структуры, в отличие от подхода снизу вверх, где никакая часть материала не удаляется.

Технологии