Verschil tussen top-down en bottom-upbenadering in nanotechnologie
Share
Top-down versus bottom-up benadering in nanotechnologie
Nanotechnologie ontwerpt, ontwikkelt of manipuleert op een schaal van nanometer (een miljardste van een meter). De grootte van het handelsobject moet minder dan honderd nanometer zijn, tenminste in één dimensie om iets nanotechnologie te noemen. Er zijn twee ontwerpbenaderingen in nanotechnologie die bekend staat als top-down en bottom-up. Beide benaderingen zijn nuttig in verschillende soorten toepassingen.
Top-down benadering
Bij top-down benadering worden objecten op nanoschaal gemaakt door grotere objecten in grootte te verwerken. Fabricage van geïntegreerde schakelingen is een voorbeeld van top-down nanotechnologie. Nu is het uitgegroeid tot het niveau van het fabriceren van nano-elektromechanische systemen (NEMS), waar kleine mechanische componenten zoals hefbomen, veren en vloeistofkanalen samen met elektronische circuits zijn ingebed in een kleine chip. De uitgangsmaterialen in deze fabricages zijn relatief grote structuren zoals siliciumkristallen. Lithografie is de technologie die het mogelijk heeft gemaakt zulke kleine chips te maken en er zijn veel soorten zoals foto-, elektronenstraal- en ionenstraal-lithografie.
In sommige toepassingen worden materialen op grotere schaal gemalen tot op de nanometerschaal om de oppervlaktegebied / volume-beeldverhouding te vergroten voor meer reactiviteit. Nano-goud, nano-zilver en nanotitaniumdioxide zijn dergelijke nanomaterialen die in verschillende toepassingen worden gebruikt. Koolstof nanobuizen productieproces met grafiet in een boogoven is een ander voorbeeld voor nanotechnologie van bovenaf.
Bottom-up benadering
Bottom-up benadering in nanotechnologie is het maken van grotere nanostructuren uit kleinere bouwstenen zoals atomen en moleculen. Zelfassemblage waarbij gewenste nanostructuren zelf worden geassembleerd zonder externe manipulatie. Wanneer de objectgrootte in nanofabricage kleiner wordt, is bottom-up benadering een steeds belangrijker aanvulling op top-down-technieken.
Bottom-up benadering nanotechnologie kan worden gevonden uit de natuur, waar biologische systemen chemische krachten hebben gebruikt om structuren te creëren voor cellen die nodig zijn voor het leven. Wetenschappers en technici voeren onderzoek uit om deze eigenschap van de natuur na te bootsen om kleine clusters van specifieke atomen te produceren, die zich vervolgens kunnen assembleren tot meer complexe structuren. De productie van koolstofnanobuizen met behulp van metaalgekatalyseerde polymerisatiemethoden is een goed voorbeeld voor nanotechnologie met een bottom-up benadering.
Moleculaire machines en productie is een concept van bottom-up nanotechnologie geïntroduceerd door Eric Drexler in zijn boek Engines of Creation in 1987. Het heeft vroege opvattingen gegeven over hoe nanoschaal mechanische systemen kunnen worden gebruikt om complexe moleculaire structuren te bouwen..
|
Verschil tussen top-down en bottom-up benadering in nanotechnologie 1. Het productieproces vertrekt vanuit grotere structuren in top-down benadering, waarbij startende bouwstenen kleiner zijn dan het uiteindelijke ontwerp bij bottom-up benadering 2. Bottom-up-productie kan structuren produceren met perfecte oppervlakken en randen (niet rimpelig en bevat geen holten, enz.) Hoewel oppervlakken en randen het gevolg zijn van de fabricage van bovenaf zijn niet perfect omdat ze rimpelig zijn of holten bevatten. 3. Bottom-up benadering productietechnologieën zijn nieuwer dan top-down productie en zullen naar verwachting een alternatief zijn voor sommige toepassingen (bijvoorbeeld: transistors). 4. Producten met een bottom-up benadering hebben een hogere nauwkeurigheid (meer controle over de materiaalafmetingen) en kunnen daarom kleinere structuren produceren in vergelijking met de top-downbenadering. 5. Bij de top-down benadering is er een bepaalde hoeveelheid verspild materiaal, omdat sommige delen zijn verwijderd van de oorspronkelijke structuurcontrast met bottom-up benadering waar geen materiaaldeel is verwijderd.
|
