Differenza tra approccio top-down e bottom-up in nanotecnologia

Approccio dall'alto verso il basso e dal basso verso l'alto in nanotecnologia

La nanotecnologia sta progettando, sviluppando o manipolando su scala nanometrica (un miliardesimo di un metro). Le dimensioni dell'oggetto da trattare dovrebbero essere meno di cento nanometri almeno in una dimensione per chiamare qualcosa che sia la nanotecnologia. Ci sono due approcci progettuali nella nanotecnologia noti come top-down e bottom-up. Entrambi gli approcci sono utili in diversi tipi di applicazioni.

Approccio dall 'alto verso il basso

Nell'approccio top-down, gli oggetti su scala nanometrica vengono creati elaborando oggetti di dimensioni maggiori. La fabbricazione di circuiti integrati è un esempio per la nanotecnologia top down. Ora è cresciuto fino al livello di fabbricazione di sistemi nanoelettromeccanici (NEMS) in cui piccoli componenti meccanici come leve, molle e canali di fluido insieme a circuiti elettronici sono incorporati in un piccolo chip. I materiali di partenza in queste fabbricazioni sono strutture relativamente grandi come i cristalli di silicio. La litografia è la tecnologia che ha permesso di realizzare chip così piccoli e ce ne sono molti tipi come la foto, il fascio di elettroni e la litografia del fascio di ioni.

In alcune applicazioni, i materiali di più ampia scala vengono rettificati sulla scala nanometrica per aumentare l'area superficiale rispetto alle proporzioni del volume per una maggiore reattività. Nano oro, nano argento e nano biossido di titanio sono materiali così nani utilizzati in diverse applicazioni. Il processo di fabbricazione del nanotubi di carbonio che utilizza la grafite in un forno ad arco è un altro esempio di nanotecnologia per l'approccio top-down.

Approccio bottom-up

L'approccio dal basso verso l'alto nella nanotecnologia sta rendendo le nanostrutture più grandi da blocchi più piccoli come gli atomi e le molecole. Self assembly in cui le nano strutture desiderate sono autoassemblate senza alcuna manipolazione esterna. Quando la dimensione dell'oggetto si riduce nella nanofabbricazione, l'approccio dal basso verso l'alto è un complemento sempre più importante delle tecniche top-down.

Approccio bottom-up La nanotecnologia può essere trovata dalla natura, dove i sistemi biologici hanno sfruttato le forze chimiche per creare strutture per le cellule necessarie per la vita. Scienziati e ingegneri eseguono ricerche per imitare questa qualità della natura per produrre piccoli gruppi di atomi specifici, che possono quindi auto-assemblarsi in strutture più complesse. La produzione di nanotubi di carbonio utilizzando il metodo di polimerizzazione catalizzata da metalli è un buon esempio per la nanotecnologia di approccio bottom-up.

Macchine molecolari e produzione è un concetto di nanotecnologia bottom-up introdotto da Eric Drexler nel suo libro Engines of Creation nel 1987. Ha dato una prima visione di come si possano usare sistemi meccanici su scala nanometrica per costruire strutture molecolari complesse.