Enfocament de d alt a baix i de baix a d alt en nanotecnologia
La nanotecnologia està dissenyant, desenvolupant o manipulant a escala nanomètrica (una mil·milionèsima part d'un metre). La mida de l'objecte de negoci hauria de ser inferior a cent nanòmetres almenys en una dimensió per anomenar una cosa que és nanotecnologia. Hi ha dos enfocaments de disseny en nanotecnologia coneguts com de d alt a baix i de baix a d alt. Tots dos enfocaments són útils en diferents tipus d'aplicacions.
Enfocament de d alt a baix
En l'enfocament de d alt a baix, els objectes a nanoescala es fan processant objectes més grans de mida. La fabricació de circuits integrats és un exemple de nanotecnologia de d alt a baix. Ara ha crescut fins al nivell de fabricació de sistemes nanoelectromecànics (NEMS) on petits components mecànics com palanques, molles i canals de fluids juntament amb circuits electrònics estan incrustats en un xip petit. Els materials de partida en aquestes fabricacions són estructures relativament grans com els cristalls de silici. La litografia és la tecnologia que ha permès fer xips tan petits i n'hi ha molts tipus, com ara litografia fotogràfica, litografia de feix d'electrons i feix d'ions.
En algunes aplicacions, els materials a gran escala es triten a l'escala nanomètrica per augmentar la relació d'aspecte entre la superfície i el volum per obtenir més reactivitat. Nanoor, nano plata i nanodiòxid de titani són aquests nanomaterials utilitzats en diferents aplicacions. El procés de fabricació de nanotubs de carboni amb grafit en un forn d'arc és un altre exemple d'enfocament de d alt a baix de la nanotecnologia.
Enfocament de baix a d alt
L'enfocament de baix a d alt en nanotecnologia està fent nanoestructures més grans a partir de blocs de construcció més petits, com ara àtoms i molècules. Autoassemblatge en el qual les nanoestructures desitjades s'assemblen automàticament sense cap manipulació externa. Quan la mida de l'objecte es redueix en la nanofabricació, l'enfocament de baix a d alt és un complement cada cop més important de les tècniques de d alt a baix.
La nanotecnologia d'enfocament de baix a d alt es pot trobar a la natura, on els sistemes biològics han explotat forces químiques per crear estructures per a les cèl·lules necessàries per a la vida. Científics i enginyers realitzen investigacions per imitar aquesta qualitat de la naturalesa per produir petits cúmuls d'àtoms específics, que després es poden autoassemblar en estructures més complexes. La fabricació de nanotubs de carboni mitjançant el mètode de polimerització catalitzada per metalls és un bon exemple per a la nanotecnologia d'enfocament de baix a d alt.
Molecular machines and manufacturing és un concepte de nanotecnologia de baix a d alt introduït per Eric Drexler al seu llibre Engines of Creation l'any 1987. Ha donat primeres vistes de com es poden utilitzar sistemes mecànics a nanoescala per construir estructures moleculars complexes..
Diferència entre l'enfocament de d alt a baix i de baix a d alt en nanotecnologia
1. El procés de fabricació parteix d'estructures més grans en un enfocament de d alt a baix on els blocs de construcció inicials són més petits que el disseny final en enfocament de baix a d alt
2. La fabricació de baix a d alt pot produir estructures amb superfícies i vores perfectes (no arrugues i no conté cavitats, etc.), tot i que les superfícies i vores resultants de la fabricació de d alt a baix no són perfectes, ja que són arrugues o contenen cavitats.
3. Les tecnologies de fabricació d'enfocament de baix a d alt són més noves que la fabricació de d alt a baix i s'espera que en siguin una alternativa en algunes aplicacions (per exemple: transistors).
4. Els productes d'enfocament de baix a d alt tenen una precisió més alta (més control sobre les dimensions del material) i, per tant, poden fabricar estructures més petites en comparació amb l'enfocament de d alt a baix.
5. En l'enfocament de d alt a baix, hi ha una certa quantitat de material malbaratat, ja que algunes parts s'eliminen de l'estructura original, en contrast amb l'enfocament de baix a d alt on no s'elimina cap part de material.
