Abordagem Top Down vs Bottom Up em Nanotecnologia
Nanotecnologia é projetar, desenvolver ou manipular em escala nanométrica (um bilionésimo de metro). O tamanho do objeto de negociação deve ser inferior a cem nanômetros pelo menos em uma dimensão para chamar algo de nanotecnologia. Existem duas abordagens de design em nanotecnologia conhecidas como top-down e bottom-up. Ambas as abordagens são úteis em diferentes tipos de aplicações.
Abordagem de cima para baixo
Na abordagem de cima para baixo, objetos em nanoescala são feitos pelo processamento de objetos maiores em tamanho. A fabricação de circuitos integrados é um exemplo de nanotecnologia de cima para baixo. Agora, cresceu ao nível da fabricação de sistemas nano eletromecânicos (NEMS), onde minúsculos componentes mecânicos, como alavancas, molas e canais de fluidos, juntamente com circuitos eletrônicos, são incorporados a um minúsculo chip. Os materiais de partida nestas fabricações são estruturas relativamente grandes, como cristais de silício. A litografia é a tecnologia que permitiu fazer esses chips minúsculos e existem muitos tipos deles, como foto, litografia por feixe de elétrons e por feixe de íons.
Em algumas aplicações, materiais de maior escala são moídos em escala nanométrica para aumentar a área da superfície em relação ao volume para maior reatividade. Nano ouro, nano prata e nano dióxido de titânio são esses nano materiais usados em diferentes aplicações. O processo de fabricação de nanotubos de carbono usando grafite em um forno de arco é outro exemplo de nanotecnologia de abordagem de cima para baixo.
Abordagem de baixo para cima
A abordagem de baixo para cima em nanotecnologia é fazer nanoestruturas maiores a partir de blocos de construção menores, como átomos e moléculas. Automontagem em que as nanoestruturas desejadas são automontadas sem qualquer manipulação externa. Quando o tamanho do objeto está ficando menor na nanofabricação, a abordagem de baixo para cima é um complemento cada vez mais importante para as técnicas de cima para baixo.
Abordagem de baixo para cima a nanotecnologia pode ser encontrada na natureza, onde os sistemas biológicos exploraram forças químicas para criar estruturas para células necessárias à vida. Cientistas e engenheiros realizam pesquisas para imitar essa qualidade da natureza para produzir pequenos aglomerados de átomos específicos, que podem então se automontar em estruturas mais complexas. A fabricação de nanotubos de carbono usando o método de polimerização catalisada por metal é um bom exemplo de nanotecnologia de abordagem de baixo para cima.
Máquinas moleculares e fabricação é um conceito de nanotecnologia de baixo para cima introduzido por Eric Drexler em seu livro Engines of Creation em 1987. Ele forneceu visões iniciais de como sistemas mecânicos em nanoescala podem ser usados para construir estruturas moleculares complexas.
Diferença entre abordagem Top-down e Bottom-up em nanotecnologia
1. O processo de fabricação começa a partir de estruturas maiores na abordagem de cima para baixo, onde os blocos de construção iniciais são menores do que o projeto final na abordagem de baixo para cima
2. A fabricação de baixo para cima pode produzir estruturas com superfícies e bordas perfeitas (não enrugadas e não contém cavidades etc.), embora as superfícies e bordas resultantes da fabricação de cima para baixo não sejam perfeitas, pois são enrugadas ou contêm cavidades.
3. As tecnologias de fabricação com abordagem de baixo para cima são mais recentes do que a fabricação de cima para baixo e devem ser uma alternativa para ela em algumas aplicações (exemplo: transistores).
4. Os produtos de abordagem de baixo para cima têm maior precisão de precisão (mais controle sobre as dimensões do material) e, portanto, podem fabricar estruturas menores em comparação com a abordagem de cima para baixo.
5. Na abordagem de cima para baixo, há uma certa quantidade de material desperdiçado, pois algumas partes são removidas da estrutura original, em contraste com a abordagem de baixo para cima, onde nenhuma parte do material é removida.
