Нанотехнологиядағы жоғарыдан төмен және төменнен жоғары көзқарас
Нанотехнология – нанометрлік (метрдің миллиардтан бір бөлігі) масштабта жобалау, дамыту немесе манипуляциялау. Бір нәрсені нанотехнология деп атау үшін айналыс нысанының өлшемі кем дегенде бір өлшемде жүз нанометрден аз болуы керек. Нанотехнологияда жоғарыдан төменге және төменнен жоғарыға деп аталатын екі дизайн тәсілі бар. Екі тәсіл де қолданбалардың әртүрлі түрлерінде пайдалы.
Жоғарыдан-төмен тәсіл
Жоғарыдан төмен көзқараста нано масштабты нысандар өлшемі үлкенірек нысандарды өңдеу арқылы жасалады. Интегралды схемаларды жасау жоғарыдан төмен нанотехнологияға үлгі болып табылады. Қазір ол нано электромеханикалық жүйелерді (NEMS) жасау деңгейіне дейін өсті, онда тұтқалар, серіппелер және сұйықтық арналары сияқты кішкентай механикалық компоненттер, сонымен қатар электронды схемалар кішкентай чипке енгізілген. Бұл өндірістердегі бастапқы материалдар кремний кристалдары сияқты салыстырмалы түрде үлкен құрылымдар болып табылады. Литография - осындай кішкентай чиптерді жасауға мүмкіндік беретін технология және олардың фото, электронды сәуле және иондық сәулелік литография сияқты көптеген түрлері бар.
Кейбір қолданбаларда көбірек реактивтілік үшін бет ауданы мен көлем арақатынасын ұлғайту үшін үлкенірек материалдар нанометрлік шкалаға дейін ұнтақталған. Нано алтын, нано күміс және нано титан диоксиді - әртүрлі қолданбаларда қолданылатын нано материалдар. Доғалы пеште графитті пайдаланып көміртекті нанотүтіктерді өндіру процесі жоғарыдан төмен қарай нанотехнологияның тағы бір мысалы болып табылады.
Төменнен-жоғарыға көзқарас
Нанотехнологиядағы «төменнен жоғарыға» әдісі атомдар мен молекулалар сияқты кішірек құрылыс блоктарынан үлкен наноқұрылымдарды жасайды. Қажетті нано құрылымдар сыртқы манипуляциясыз өздігінен құрастырылатын өздігінен құрастыру. Нанофабрикацияда нысан өлшемі кішірейген кезде, төменнен жоғарыға қарай әдіс жоғарыдан төменге арналған әдістердің маңызды қосымшасы болып табылады.
Төменнен жоғары көзқарас нанотехнологияны биологиялық жүйелер өмірге қажетті жасушалар үшін құрылымдар жасау үшін химиялық күштерді пайдаланған табиғаттан табуға болады. Ғалымдар мен инженерлер табиғаттың осы сапасына еліктеу үшін зерттеулер жүргізеді, содан кейін олар күрделі құрылымдарға жинала алатын нақты атомдардың шағын кластерлерін жасайды. Металл катализделген полимерлеу әдісін қолданып көміртекті нанотүтіктерді өндіру төменнен жоғары қарай нанотехнологияға жақсы үлгі болып табылады.
Молекулалық машиналар және өндіріс – бұл 1987 жылы Эрик Дрекслер «Жаратылу қозғалтқыштары» кітабында енгізген төменнен жоғары нанотехнология тұжырымдамасы. Ол күрделі молекулалық құрылымдарды құру үшін нано-масштабты механикалық жүйелерді қалай пайдалануға болатыны туралы алғашқы көзқарастарды берді..
Нанотехнологиядағы «жоғарыдан төменге» және «төменнен жоғарыға» әдісінің айырмашылығы
1. Өндіріс процесі жоғарыдан төмен көзқарастағы үлкен құрылымдардан басталады, мұнда бастапқы құрылыс блоктары төменнен жоғарыға бағытталған соңғы дизайннан кішірек болады
2. Төменнен жоғары өңдеу беттері мен жиектері мінсіз (әжімсіз және қуыстары жоқ т.б.) құрылымдарды жасай алады, бірақ жоғарыдан төмен өңдеу нәтижесінде пайда болған беттер мен жиектер мінсіз емес, өйткені олар мыжылған немесе қуыстары бар.
3. Төменнен жоғары тәсіл өндіріс технологиялары жоғарыдан төмен өндіріске қарағанда жаңа және кейбір қолданбаларда (мысалы: транзисторлар) оған балама болады деп күтілуде.
4. «Төменнен жоғары» тәсіл өнімдері жоғары дәлдікке ие (материал өлшемдерін көбірек бақылау), сондықтан жоғарыдан төмен көзқараспен салыстырғанда кішірек құрылымдарды жасай алады.
5. Жоғарыдан төмен қарай тәсілде материалдың белгілі бір мөлшері ысырап болады, себебі кейбір бөліктер бастапқы құрылымнан жойылады, ешқандай материалдық бөлігі алынбайтын төменнен жоғарыға бағытталған тәсілге қарама-қайшы келеді.
