Nanotechnologijų metodas iš viršaus į apačią ir iš apačios į viršų
Nanotechnologijos kuria, kuria ar manipuliuoja nanometro (milijardosios metro dalies) mastu. Prekiaujamo objekto dydis turėtų būti mažesnis nei šimtas nanometrų bent viename matmenyje, kad būtų galima pavadinti nanotechnologijomis. Nanotechnologijoje yra du projektavimo metodai, vadinami „iš viršaus į apačią“ir „iš apačios į viršų“. Abu metodai yra naudingi skirtingose programose.
Metodas iš viršaus į apačią
Taikant metodą „iš viršaus į apačią“, nano masto objektai gaminami apdorojant didesnius objektus. Integrinių grandynų gamyba yra nanotechnologijos iš viršaus į apačią pavyzdys. Dabar jis išaugo iki nano elektromechaninių sistemų (NEMS) gamybos lygio, kai mažyčiai mechaniniai komponentai, tokie kaip svirtys, spyruoklės ir skysčio kanalai, kartu su elektroninėmis grandinėmis yra įterpti į mažą lustą. Šių gaminių pradinės medžiagos yra palyginti didelės struktūros, tokios kaip silicio kristalai. Litografija yra technologija, kuri leido pagaminti tokius mažus lustus, ir yra daug jų tipų, pvz., foto, elektronų pluošto ir jonų pluošto litografija.
Kai kuriais atvejais didesnio masto medžiagos sumalamos iki nanometrų skalės, kad padidėtų paviršiaus ploto ir tūrio kraštinių santykis, kad būtų didesnis reaktyvumas. Nano auksas, nano sidabras ir nano titano dioksidas yra tokios nano medžiagos, naudojamos įvairiose srityse. Anglies nanovamzdelių gamybos procesas naudojant grafitą lankinėje krosnyje yra dar vienas nanotechnologijos „iš viršaus į apačią“pavyzdys.
Požiūris iš apačios į viršų
Nanotechnologijų metodas „iš apačios į viršų“– tai didesnės nanostruktūros iš mažesnių statybinių blokų, tokių kaip atomai ir molekulės. Savarankiškas surinkimas, kai norimos nano struktūros surenkamos savarankiškai be jokios išorinės manipuliacijos. Kai nanogamybos metu objekto dydis mažėja, metodas „iš apačios į viršų“yra vis svarbesnis „iš viršaus į apačią“metodų papildymas.
Nanotechnologiją iš apačios į viršų galima rasti gamtoje, kur biologinės sistemos panaudojo chemines jėgas, kad sukurtų gyvybei reikalingų ląstelių struktūras. Mokslininkai ir inžinieriai atlieka tyrimus, siekdami imituoti šią gamtos kokybę, kad sukurtų mažas konkrečių atomų grupes, kurios vėliau gali susiburti į sudėtingesnes struktūras. Anglies nanovamzdelių gamyba naudojant metalo katalizuojamą polimerizacijos metodą yra geras nanotechnologijos iš apačios į viršų pavyzdys.
Molekulinės mašinos ir gamyba yra nanotechnologijos „iš apačios į viršų“koncepcija, kurią Ericas Drexleris pristatė savo knygoje „Kūrimo varikliai“1987 m. Ji pateikė ankstyvą požiūrį į tai, kaip nano masto mechanines sistemas galima panaudoti kuriant sudėtingas molekulines struktūras..
Skirtumas tarp metodo „iš viršaus į apačią“ir „iš apačios į viršų“nanotechnologijoje
1. Gamybos procesas prasideda nuo didesnių konstrukcijų taikant metodą „iš viršaus į apačią“, kai pradiniai statybiniai blokai yra mažesni už galutinį projektą, taikant metodą „iš apačios į viršų“
2. Gaminant iš apačios į viršų galima sukurti nepriekaištingų paviršių ir briaunų struktūras (nesuglamžytas ir neturi ertmių ir pan.), nors paviršiai ir kraštai, gauti gaminant iš viršaus į apačią, nėra tobuli, nes yra susiraukšlėję arba juose yra ertmių.
3. „Iš apačios į viršų“metodo gamybos technologijos yra naujesnės nei „iš viršaus į apačią“ir tikimasi, kad kai kuriose programose (pavyzdžiui, tranzistoriuose) bus jos alternatyva.
4. „Iš apačios į viršų“metodo gaminiai pasižymi didesniu tikslumu (labiau kontroliuoja medžiagos matmenis), todėl gali gaminti mažesnes konstrukcijas, palyginti su metodu „iš viršaus į apačią“.
5. Taikant metodą „iš viršaus į apačią“, yra tam tikras kiekis iššvaistomos medžiagos, nes kai kurios dalys pašalinamos iš pradinės struktūros, priešingai nei metodas „iš apačios į viršų“, kai nepašalinama jokia medžiaga.
