Ero ylhäältä alas ja alhaalta ylöspäin -lähestymistavan välillä nanoteknologiassa
Share
Ylhäältä alas ja ylöspäin -lähestymistapa nanoteknologiassa
Nanoteknologia suunnittelee, kehittää tai manipuloi nanometrin (miljardi metriä) mittakaavassa. Kaupan kohteen koon tulisi olla alle sata nanometriä ainakin yhdessä ulottuvuudessa, jotta jotain voidaan kutsua nanoteknologiaksi. Nanoteknologiassa on kaksi suunnittelutapaa, joita kutsutaan ylhäältä alas ja alhaalta ylöspäin. Molemmat lähestymistavat ovat hyödyllisiä erityyppisissä sovelluksissa.
Ylhäältä alas -lähestymistapa
Ylhäältä alas -lähestymistavassa nano-mittakaavaiset esineet valmistetaan käsittelemällä suurempia esineitä kooltaan. Integroitujen piirien valmistus on esimerkki ylhäältä alas suuntautuvalle nanoteknologialle. Nyt se on kasvanut nanoelektromekaanisten järjestelmien (NEMS) valmistustasolle, jossa pienet mekaaniset komponentit, kuten vivut, jouset ja fluidikanavat sekä elektroniset piirit, upotetaan pieneen siruun. Näiden valmisteiden lähtöaineet ovat suhteellisen suuria rakenteita, kuten piikiteitä. Litografia on tekniikka, joka on mahdollistanut tällaisten pienten sirujen tekemisen, ja niitä on monen tyyppisiä, kuten valokuva-, elektronisuihkun ja ionisäteilyn litografia.
Joissakin sovelluksissa suuremmilla materiaaleilla jauhetaan nanometrimitta, jotta pinta-ala / tilavuus -suhde kasvaa reaktiivisuuden lisäämiseksi. Nanokulta, nanohopea ja nanotitaanidioksidi ovat sellaisia nanomateriaaleja, joita käytetään erilaisissa sovelluksissa. Hiilinanoputkien valmistusprosessi, jossa grafiittia käytetään valokaariuunissa, on toinen esimerkki ylhäältä alas suuntautuvassa nanoteknologiassa.
Pohjallinen lähestymistapa
Ylhäältä ylöspäin suuntautuva lähestymistapa nanoteknologiassa tuottaa suurempia nanorakenteita pienemmistä rakennuspalikoista, kuten atomista ja molekyyleistä. Itsekokoonpano, jossa halutut nanorakenteet kootaan itse ilman ulkoista käsittelyä. Kun esineen koko pienenee nanokäsittelyssä, alhaalta ylöspäin suuntautuva lähestymistapa on yhä tärkeämpi lisäys ylhäältä alas suuntautuviin tekniikoihin.
Ylhäältä ylöspäin suuntautuva nanoteknologia löytyy luonnosta, missä biologiset järjestelmät ovat hyödyntäneet kemiallisia voimia luodakseen rakenteita elämää varten tarvittaville soluille. Tutkijat ja insinöörit tekevät tutkimusta tämän luonnonlaadun jäljittelemiseksi tuottamaan pieniä ryhmiä erityisiä atomeja, jotka voivat sitten itse koota monimutkaisempiin rakenteisiin. Hiilinanoputkien valmistus metallikatalysoidulla polymerointimenetelmällä on hyvä esimerkki alhaalta ylöspäin suuntautuvaan nanoteknologiaan.
Molekyylikoneet ja valmistus on käsite alhaalta ylöspäin suuntautuvasta nanoteknologiasta, jonka Eric Drexler esitteli kirjassaan Englanti of Creation vuonna 1987. Se on antanut varhaisen kuvan siitä, kuinka nanomittakaavan mekaanisia järjestelmiä voidaan käyttää rakentamaan monimutkaisia molekyylirakenteita..
|
Ero ylhäältä alas ja alhaalta ylöspäin -lähestymistavan välillä nanoteknologiassa 1. Valmistusprosessi alkaa suuremmista rakenteista ylhäältä alaspäin -lähestymistavassa, jossa aloittavat rakennuspalikat ovat pienempiä kuin lopullinen suunnittelu alhaalta ylöspäin -lähestymistavassa 2. Ylhäältä ylöspäin tapahtuva valmistus voi tuottaa rakenteita, joilla on täydelliset pinnat ja reunat (ei ryppyisiä ja ei sisällä onteloita jne.), Vaikka ylhäältä alas tapahtuvan valmistuksen tuloksena syntyvät pinnat ja reunat eivät olekaan täydellisiä, koska ne ovat ryppyisiä tai sisältävät onteloita. 3. Ylhäältä ylöspäin suuntautuva valmistustekniikka on uudempi kuin ylhäältä alas suuntautuva valmistus, ja sen odotetaan olevan vaihtoehto sille joissakin sovelluksissa (esimerkki: transistorit). 4. Ylhäältä ylöspäin suuntautuvien tuotteiden tarkkuus on suurempi (materiaalin mittojen hallinta on parempaa) ja siksi ne voivat valmistaa pienempiä rakenteita ylhäältä alas suuntautuvaan lähestymistapaan verrattuna. 5. Ylhäältä alas -lähestymistavassa on tietty määrä hukkaantuvaa materiaalia, koska jotkut osat poistetaan alkuperäisestä rakenteesta vastakohtana alhaalta ylös -lähestymistavalle, jossa mitään materiaaliosaa ei poisteta.
|
