Różnica między podejściem odgórnym i oddolnym w nanotechnologii
Share
Podejście odgórne a podejście oddolne w nanotechnologii
Nanotechnologia projektuje, rozwija lub manipuluje w skali nanometrycznej (miliardowej części metra). Rozmiar obiektu do czynienia powinien wynosić mniej niż sto nanometrów co najmniej w jednym wymiarze, aby nazwać coś nanotechnologią. Istnieją dwa podejścia do projektowania w nanotechnologii znane jako odgórne i oddolne. Oba podejścia są przydatne w różnych typach aplikacji.
Podejście odgórne
W podejściu z góry na dół obiekty w skali nano są tworzone przez przetwarzanie większych obiektów o rozmiarze. Produkcja układów scalonych jest przykładem nanotechnologii odgórnej. Teraz został wyhodowany do poziomu wytwarzania nano elektromechanicznych systemów (NEMS), w których drobne elementy mechaniczne, takie jak dźwignie, sprężyny i kanały płynów wraz z obwodami elektronicznymi, są osadzone w niewielkim chipie. Materiałami wyjściowymi w tych produkcjach są stosunkowo duże struktury, takie jak kryształy krzemu. Litografia to technologia, która umożliwiła wytwarzanie tak małych mikroukładów i istnieje wiele ich rodzajów, takich jak litografia zdjęć, wiązek elektronów i jonów.
W niektórych zastosowaniach materiały o większej skali są szlifowane do skali nanometrycznej w celu zwiększenia stosunku powierzchni do objętości, aby uzyskać większą reaktywność. Nanozłoto, nanosrebro i nanotlenek tytanu to takie nanomateriały stosowane w różnych zastosowaniach. Proces produkcji nanorurek węglowych z wykorzystaniem grafitu w piecu łukowym jest kolejnym przykładem nanotechnologii z odgórnym podejściem.
Podejście oddolne
Podejście oddolne w nanotechnologii polega na tworzeniu większych nanostruktur z mniejszych elementów składowych, takich jak atomy i cząsteczki. Samoorganizacja, w której pożądane nanostruktury są samoorganizowane bez żadnej zewnętrznej manipulacji. Gdy rozmiar obiektu maleje w nanofabrykacji, podejście oddolne staje się coraz ważniejszym uzupełnieniem technik odgórnych.
Podejście oddolne nanotechnologię można znaleźć w naturze, gdzie systemy biologiczne wykorzystały siły chemiczne do stworzenia struktur komórek potrzebnych do życia. Naukowcy i inżynierowie przeprowadzają badania w celu naśladowania tej jakości przyrody w celu wytworzenia małych skupisk określonych atomów, które mogą następnie samodzielnie łączyć się w bardziej złożone struktury. Wytwarzanie nanorurek węglowych metodą polimeryzacji katalizowaną metalem jest dobrym przykładem nanotechnologii opartej na podejściu oddolnym.
Maszyny i produkcja molekularna to koncepcja oddolnej nanotechnologii wprowadzona przez Erica Drexlera w jego książce Engines of Creation w 1987 roku. Dała ona wczesne poglądy na temat tego, w jaki sposób można stosować systemy mechaniczne w skali nano do budowy złożonych struktur molekularnych.
|
Różnica między podejściem odgórnym i oddolnym w nanotechnologii 1. Proces produkcyjny rozpoczyna się od większych konstrukcji w podejściu odgórnym, gdzie początkowe bloki konstrukcyjne są mniejsze niż ostateczny projekt w podejściu oddolnym 2. Wytwarzanie oddolne może wytwarzać struktury o doskonałych powierzchniach i krawędziach (nie marszczące się i nie zawierające wnęk itp.), Chociaż powierzchnie i krawędzie powstałe w wyniku produkcji odgórnej nie są idealne, ponieważ są pomarszczone lub zawierają wnęki. 3. Technologie wytwarzania oparte na podejściu oddolnym są nowsze niż wytwarzanie odgórne i oczekuje się, że będą dla nich alternatywą w niektórych zastosowaniach (np. Tranzystory). 4. Produkty z podejściem oddolnym mają większą dokładność (większą kontrolę nad wymiarami materiału) i dlatego mogą wytwarzać mniejsze konstrukcje w porównaniu z podejściem odgórnym. 5. W podejściu odgórnym istnieje pewna ilość zmarnowanego materiału, ponieważ niektóre części są usuwane z oryginalnej struktury, w przeciwieństwie do podejścia oddolnego, w którym nie usuwa się żadnej części materiału.
|
