Fentről le kontra alulról felfelé irányuló megközelítés a nanotechnológiában
A nanotechnológia nanométeres (a méter milliárdod része) méretarányú tervezés, fejlesztés vagy manipuláció. Az ügylet tárgyának legalább egy dimenzióban száz nanométernél kisebbnek kell lennie ahhoz, hogy valamit nanotechnológiának nevezzünk. A nanotechnológiában két tervezési megközelítés létezik: felülről lefelé és alulról felfelé. Mindkét megközelítés hasznos a különböző típusú alkalmazásokban.
Felülről lefelé irányuló megközelítés
A felülről lefelé irányuló megközelítésben a nanoméretű objektumok nagyobb méretű objektumok feldolgozásával készülnek. Az integrált áramkörök gyártása egy példa a felülről lefelé irányuló nanotechnológiára. Mára a nano elektromechanikus rendszerek (NEMS) gyártásának szintjére nőtt, ahol az apró mechanikai alkatrészek, például karok, rugók és folyadékcsatornák, valamint az elektronikus áramkörök egy apró chipbe vannak ágyazva. Ezekben a gyártásokban a kiindulási anyagok viszonylag nagy szerkezetek, például szilíciumkristályok. A litográfia az a technológia, amely lehetővé tette az ilyen apró chipek készítését, és ezeknek sok típusa létezik, például a fotó-, elektronsugaras és ionsugaras litográfia.
Egyes alkalmazásokban a nagyobb léptékű anyagokat nanométeres méretig csiszolják, hogy növeljék a felület/térfogat arányát a nagyobb reakcióképesség érdekében. A nanoarany, a nanoezüst és a nano-titán-dioxid olyan nanoanyagok, amelyeket különböző alkalmazásokban használnak. A szén nanocsövek grafitot használó ívkemencében történő gyártási folyamata egy másik példa a felülről lefelé irányuló nanotechnológiára.
Alulról felfelé megközelítés
A nanotechnológia alulról felfelé irányuló megközelítése kisebb építőelemekből, például atomokból és molekulákból nagyobb nanostruktúrákat készít. Önszerelvény, amelyben a kívánt nanoszerkezetek külső manipuláció nélkül, önállóan kerülnek összeállításra. Amikor az objektum mérete a nanogyártás során egyre kisebb, az alulról felfelé irányuló megközelítés egyre fontosabb kiegészítője a felülről lefelé irányuló technikáknak.
Az alulról felfelé építkező nanotechnológia a természetből származik, ahol a biológiai rendszerek kémiai erőket használnak fel az élethez szükséges sejtek struktúráinak létrehozására. A tudósok és mérnökök kutatásokat végeznek a természet ezen minőségének utánzására, hogy meghatározott atomokból álló kis klasztereket állítsanak elő, amelyek aztán maguktól összetettebb struktúrákká alakulhatnak. A szén nanocsövek fémkatalizált polimerizációs módszerrel történő gyártása jó példa az alulról felfelé építkező nanotechnológiára.
A molekuláris gépek és gyártás az alulról felfelé építkező nanotechnológia koncepciója, amelyet Eric Drexler 1987-ben a Teremtés motorjai című könyvében mutatott be. Korai képet ad arról, hogyan használhatók nanoméretű mechanikai rendszerek összetett molekulaszerkezetek felépítésére..
A felülről lefelé és az alulról felfelé irányuló megközelítés közötti különbség a nanotechnológiában
1. A gyártási folyamat a felülről lefelé irányuló megközelítésben nagyobb szerkezetekből indul ki, ahol a kiindulási építőelemek kisebbek, mint a végső terv alulról felfelé irányuló megközelítésben
2. Az alulról felfelé történő gyártás tökéletes felületű és élű (nem ráncos és nem tartalmaz üregeket stb.) szerkezeteket, bár a felülről lefelé történő gyártás során keletkező felületek és élek nem tökéletesek, mivel ráncosak vagy üregeket tartalmaznak.
3. Az alulról felfelé irányuló gyártási technológiák újabbak, mint a felülről lefelé történő gyártás, és várhatóan alternatívát jelentenek bizonyos alkalmazásokban (például: tranzisztorok).
4. Az alulról felfelé megközelítésű termékek nagyobb precíziós pontossággal rendelkeznek (jobb ellenőrzés az anyagméretek felett), ezért kisebb szerkezeteket tudnak készíteni a felülről lefelé irányuló megközelítéshez képest.
5. A felülről lefelé irányuló megközelítésben bizonyos mennyiségű elpazarolt anyag van, mivel egyes részek eltávolításra kerülnek az eredeti szerkezetből, ellentétben az alulról felfelé irányuló megközelítéssel, ahol egyetlen anyagrészt sem távolítanak el.
