Nanoteknolojide Yukarıdan Aşağıya ve Aşağıdan Yukarıya Yaklaşım
Nanoteknoloji, nanometre (metrenin milyarda biri) ölçeğinde tasarım yapıyor, geliştiriyor veya manipüle ediyor. Bir şeyi nanoteknoloji olarak adlandırmak için ilgili nesne boyutu en az bir boyutta yüz nanometreden az olmalıdır. Nanoteknolojide yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya olarak bilinen iki tasarım yaklaşımı vardır. Her iki yaklaşım da farklı uygulama türlerinde faydalıdır.
Yukarıdan aşağıya Yaklaşım
Yukarıdan aşağıya yaklaşımda, nano ölçekli nesneler, boyut olarak daha büyük nesneler işlenerek yapılır. Entegre devre üretimi, yukarıdan aşağıya nanoteknoloji için bir örnektir. Artık, kaldıraçlar, yaylar ve sıvı kanalları gibi küçük mekanik bileşenlerin ve elektronik devrelerin küçük bir çipe yerleştirildiği nano elektromekanik sistemlerin (NEMS) üretilmesi düzeyine ulaşmıştır. Bu imalatlardaki başlangıç malzemeleri, silikon kristalleri gibi nispeten büyük yapılardır. Litografi, bu kadar küçük yongaların yapılmasını sağlayan teknolojidir ve foto, elektron ışını ve iyon ışını litografisi gibi birçok türü vardır.
Bazı uygulamalarda, daha fazla reaktivite için yüzey alanı/hacim en boy oranını artırmak için daha büyük ölçekli malzemeler nanometre ölçeğinde öğütülür. Nano altın, nano gümüş ve nano titanyum dioksit, farklı uygulamalarda kullanılan nano malzemelerdir. Bir ark fırınında grafit kullanan karbon nanotüp üretim süreci, yukarıdan aşağıya yaklaşım nanoteknolojisinin başka bir örneğidir.
Aşağıdan Yukarıya Yaklaşım
Nanoteknolojide aşağıdan yukarıya yaklaşım, atomlar ve moleküller gibi daha küçük yapı taşlarından daha büyük nanoyapılar yapmaktır. İstenilen nano yapıların herhangi bir harici manipülasyon olmadan kendi kendine monte edildiği kendi kendine montaj. Nanofabrikasyonda nesne boyutu küçülürken, aşağıdan yukarıya yaklaşım, yukarıdan aşağıya tekniklerin giderek daha önemli bir tamamlayıcısıdır.
Aşağıdan yukarıya yaklaşım nanoteknoloji, biyolojik sistemlerin yaşam için gerekli hücreler için yapılar oluşturmak için kimyasal güçleri kullandığı doğada bulunabilir. Bilim adamları ve mühendisler, daha sonra kendi kendine daha karmaşık yapılara dönüşebilen küçük spesifik atom kümeleri üretmek için doğanın bu kalitesini taklit etmek için araştırmalar yaparlar. Metal katalizli polimerizasyon yöntemi kullanılarak karbon nanotüplerin üretimi, aşağıdan yukarıya yaklaşım nanoteknolojisi için iyi bir örnektir.
Moleküler makineler ve üretim, 1987 yılında Eric Drexler tarafından Engines of Creation adlı kitabında tanıtılan aşağıdan yukarıya nanoteknoloji kavramıdır. Nano ölçekli mekanik sistemlerin karmaşık moleküler yapılar oluşturmak için nasıl kullanılabileceğine dair erken görüşler vermiştir..
Nanoteknolojide yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya yaklaşım arasındaki fark
1. Üretim süreci, aşağıdan yukarıya yaklaşımda başlangıç yapı taşlarının nihai tasarımdan daha küçük olduğu, yukarıdan aşağıya yaklaşımda daha büyük yapılardan başlar
2. Aşağıdan yukarıya imalat, mükemmel yüzeylere ve kenarlara sahip (kırışık olmayan ve boşluk içermeyen vb.) yapılar üretebilir, ancak yukarıdan aşağıya imalattan kaynaklanan yüzeyler ve kenarlar, kırışık veya boşluk içerdiğinden mükemmel değildir.
3. Aşağıdan yukarıya yaklaşım üretim teknolojileri, yukarıdan aşağıya üretimden daha yenidir ve bazı uygulamalarda (örnek: transistörler) bunun için bir alternatif olması beklenmektedir.
4. Aşağıdan yukarıya yaklaşım ürünleri daha yüksek hassasiyet doğruluğuna (malzeme boyutları üzerinde daha fazla kontrole) sahiptir ve bu nedenle yukarıdan aşağıya yaklaşıma kıyasla daha küçük yapılar üretebilir.
5. Yukarıdan aşağıya yaklaşımda, hiçbir malzeme parçasının çıkarılmadığı aşağıdan yukarıya yaklaşımın aksine, bazı parçalar orijinal yapıdan çıkarıldığı için belirli bir miktarda atık malzeme vardır.
