ზემოდან ქვევით vs ქვემოდან ზემოთ მიდგომა ნანოტექნოლოგიაში
ნანოტექნოლოგია არის ნანომეტრის (მეტრის მემილიარდედი) მასშტაბის დიზაინი, განვითარება ან მანიპულირება. საქმიანი ობიექტის ზომა უნდა იყოს ასი ნანომეტრზე ნაკლები, სულ მცირე, ერთ განზომილებაში, რომ რაღაც ნანოტექნოლოგიას ვუწოდოთ. ნანოტექნოლოგიაში ორი დიზაინის მიდგომაა ცნობილი, როგორც ზემოდან ქვევით და ქვემოდან ზევით. ორივე მიდგომა სასარგებლოა სხვადასხვა ტიპის აპლიკაციებში.
ზემოდან ქვევით მიდგომა
ზემოდან ქვევით მიდგომით, ნანო მასშტაბის ობიექტები მზადდება უფრო დიდი ზომის ობიექტების დამუშავებით. ინტეგრირებული მიკროსქემის დამზადება მაგალითია ზემოდან ქვემოთ ნანოტექნოლოგიისთვის.ახლა ის გაიზარდა ნანო ელექტრომექანიკური სისტემების (NEMS) დამზადების დონეზე, სადაც პატარა მექანიკური კომპონენტები, როგორიცაა ბერკეტები, ზამბარები და სითხის არხები ელექტრონულ სქემებთან ერთად, ჩართულია პატარა ჩიპში. ამ დამზადების საწყისი მასალები არის შედარებით დიდი სტრუქტურები, როგორიცაა სილიკონის კრისტალები. ლითოგრაფია არის ტექნოლოგია, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელი გახდა ასეთი პაწაწინა ჩიპების დამზადება და მათი მრავალი სახეობა არსებობს, როგორიცაა ფოტო, ელექტრონული სხივი და იონური სხივების ლითოგრაფია.
ზოგიერთ აპლიკაციებში უფრო დიდი მასშტაბის მასალებს ამუშავებენ ნანომეტრის მასშტაბით, რათა გაზარდონ ზედაპირის ფართობი მოცულობის ასპექტის თანაფარდობა მეტი რეაქტიულობისთვის. ნანო ოქრო, ნანო ვერცხლი და ნანო ტიტანის დიოქსიდი ასეთი ნანო მასალებია, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა პროგრამებში. ნახშირბადის ნანომილების წარმოების პროცესი გრაფიტის გამოყენებით რკალის ღუმელში კიდევ ერთი მაგალითია ზემოდან ქვევით მიდგომის ნანოტექნოლოგიისთვის.
მიდგომა ქვემოდან ზემოთ
ნანოტექნოლოგიაში ქვემოდან ზევით მიდგომა არის უფრო დიდი ნანოსტრუქტურების შექმნა პატარა სამშენებლო ბლოკებისგან, როგორიცაა ატომები და მოლეკულები.თვითშეკრება, რომელშიც სასურველი ნანო სტრუქტურები აწყობილია დამოუკიდებლად ყოველგვარი გარე მანიპულაციის გარეშე. როდესაც ობიექტის ზომა მცირდება ნანოწარმოებაში, ქვემოდან ზევით მიდგომა სულ უფრო მნიშვნელოვანი დამატებაა ზემოდან ქვევით ტექნიკისთვის.
ქვემოდან ზევით მიდგომის ნანოტექნოლოგია გვხვდება ბუნებიდან, სადაც ბიოლოგიურმა სისტემებმა გამოიყენეს ქიმიური ძალები სიცოცხლისთვის საჭირო უჯრედებისთვის სტრუქტურების შესაქმნელად. მეცნიერები და ინჟინრები ატარებენ კვლევებს ბუნების ამ ხარისხის იმიტაციის მიზნით, რათა წარმოქმნან სპეციფიკური ატომების მცირე გროვები, რომლებიც შემდეგ თვითშეიკრიბება უფრო რთულ სტრუქტურებში. ნახშირბადის ნანომილების წარმოება ლითონის კატალიზებული პოლიმერიზაციის მეთოდის გამოყენებით კარგი მაგალითია ქვემოდან ზევით მიდგომის ნანოტექნოლოგიისთვის.
მოლეკულური მანქანები და წარმოება არის ქვემოდან ზევით ნანოტექნოლოგიის კონცეფცია, რომელიც შემოიღო ერიკ დრექსლერმა თავის წიგნში შექმნის ძრავები 1987 წელს. მან მოგვცა ადრეული შეხედულებები იმის შესახებ, თუ როგორ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნანომასშტაბიანი მექანიკური სისტემები რთული მოლეკულური სტრუქტურების ასაგებად..
სხვაობა ზემოდან ქვევით და ქვემოდან ზევით მიდგომას შორის ნანოტექნოლოგიაში
1. წარმოების პროცესი იწყება უფრო დიდი სტრუქტურებიდან ზემოდან ქვევით მიდგომით, სადაც საწყისი სამშენებლო ბლოკები უფრო მცირეა, ვიდრე საბოლოო დიზაინი ქვემოდან ზემოთ
2. ქვემოდან ზევით წარმოებას შეუძლია შექმნას სტრუქტურები სრულყოფილი ზედაპირებით და კიდეებით (არ არის ნაოჭები და არ შეიცავს ღრუებს და ა.შ.), თუმცა ზედა ქვემოდან წარმოების შედეგად მიღებული ზედაპირები და კიდეები არ არის სრულყოფილი, რადგან ისინი ნაოჭიანია ან შეიცავს ღრუებს.
3. ქვემოდან ზევით წარმოების ტექნოლოგიები უფრო ახალია, ვიდრე ზემოდან ქვევით წარმოება და მოსალოდნელია მისი ალტერნატივა ზოგიერთ აპლიკაციაში (მაგალითად: ტრანზისტორები).
4. ქვემოდან ზევით მიდგომის პროდუქტებს აქვთ უფრო მაღალი სიზუსტე (მეტი კონტროლი მასალის ზომებზე) და, შესაბამისად, შეუძლიათ აწარმოონ პატარა სტრუქტურები ზემოდან ქვევით მიდგომასთან შედარებით.
5. ზემოდან ქვევით მიდგომისას არის გარკვეული რაოდენობის გაფლანგული მასალა, რადგან ზოგიერთი ნაწილი ამოღებულია თავდაპირველი სტრუქტურიდან განსხვავებით ქვემოდან ზევით მიდგომისგან, სადაც მატერიალური ნაწილი არ არის ამოღებული.
