Top-down vs Bottom Up-tilgang i nanoteknologi
Nanoteknologi designer, udvikler eller manipulerer i nanometerskala (en milliardtedel af en meter). Den handlende objektstørrelse bør være mindre end hundrede nanometer i det mindste i én dimension for at kalde noget for at være nanoteknologi. Der er to designtilgange inden for nanoteknologi kendt som top-down og bottom-up. Begge tilgange er nyttige i forskellige typer applikationer.
Top-down-tilgang
I top-down tilgang fremstilles objekter i nanoskala ved at behandle større objekter i størrelse. Fremstilling af integrerede kredsløb er et eksempel på top-down nanoteknologi. Nu er det vokset til niveauet for fremstilling af nano elektromekaniske systemer (NEMS), hvor små mekaniske komponenter såsom håndtag, fjedre og væskekanaler sammen med elektroniske kredsløb er indlejret i en lille chip. Udgangsmaterialerne i disse fremstillinger er relativt store strukturer, såsom siliciumkrystaller. Litografi er den teknologi, der har gjort det muligt at lave 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 størrelsesforholdet mellem overfladeareal og volumen for mere reaktivitet. Nano guld, nano sølv og nano titanium dioxid er sådanne nano materialer, der bruges i forskellige applikationer. Fremstillingsproces for kulstof nanorør ved hjælp af grafit i en lysbueovn er et andet eksempel på top-down-nanoteknologi.
Bund-op-tilgang
Bottom-up tilgang inden for nanoteknologi er at lave større nanostrukturer fra mindre byggesten såsom atomer og molekyler. Selvmontering, hvor ønskede nanostrukturer er selvsamlede uden nogen ekstern manipulation. Når objektstørrelsen bliver mindre i nanofabrikation, er bottom-up tilgang et stadig vigtigere supplement til top-down teknikker.
Bottom-up tilgang nanoteknologi kan findes fra naturen, hvor biologiske systemer har udnyttet kemiske kræfter til at skabe strukturer til celler, der er nødvendige for liv. Forskere og ingeniører udfører forskning for at efterligne denne naturkvalitet for at producere små klynger af specifikke atomer, som derefter selv kan samles til mere komplekse strukturer. Fremstilling af kulstof-nanorør ved hjælp af metalkatalyseret polymerisationsmetode er et godt eksempel på bottom-up-nanoteknologi.
Molekylære maskiner og fremstilling er et koncept for bottom-up nanoteknologi introduceret af Eric Drexler i sin bog Engines of Creation i 1987. Det har givet tidlige syn på, hvordan mekaniske systemer i nanoskala kan bruges til at bygge komplekse molekylære strukturer.
Forskel mellem Top-down og Bottom-up tilgang inden for nanoteknologi
1. Fremstillingsprocessen starter fra større strukturer i top-down tilgang, hvor start byggeklodser er mindre end det endelige design i bottom-up tilgang
2. Bottom-up-fremstilling kan producere strukturer med perfekte overflader og kanter (ikke rynket og indeholder ikke hulrum osv.), selvom overflader og kanter som følge af top-down-fremstilling ikke er perfekte, da de er krøllede eller indeholder hulrum.
3. Bottom-up-fremstillingsteknologier er nyere end top-down-fremstilling og forventes at være et alternativ til det i nogle applikationer (eksempel: transistorer).
4. Bottom-up-tilgangsprodukter har en højere præcisionsnøjagtighed (mere kontrol over materialedimensionerne) og kan derfor fremstille mindre strukturer sammenlignet med top-down tilgang.
5. I top-down tilgang er der en vis mængde spildt materiale, da nogle dele er fjernet fra den oprindelige struktur i modsætning til bottom-up tilgang, hvor ingen materiale del fjernes.
