Enfoque de arriba hacia abajo versus de abajo hacia arriba en nanotecnología
Nanotecnología es diseñar, desarrollar o manipular a escala nanométrica (una mil millonésima parte de un metro). El tamaño del objeto en cuestión debe ser inferior a cien nanómetros al menos en una dimensión para llamar a algo nanotecnología. Hay dos enfoques de diseño en nanotecnología conocidos como de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. Ambos enfoques son útiles en diferentes tipos de aplicaciones.
Enfoque de arriba hacia abajo
En el enfoque de arriba hacia abajo, los objetos a escala nanométrica se fabrican procesando objetos de mayor tamaño. La fabricación de circuitos integrados es un ejemplo de nanotecnología de arriba hacia abajo. Ahora ha crecido al nivel de la fabricación de sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) en los que pequeños componentes mecánicos como palancas, resortes y canales de fluidos junto con circuitos electrónicos están integrados en un pequeño chip. Los materiales de partida en estas fabricaciones son estructuras relativamente grandes, como cristales de silicio. La litografía es la tecnología que ha permitido fabricar chips tan diminutos y existen muchos tipos de ellos, como la litografía fotográfica, de haz de electrones y de haz de iones.
En algunas aplicaciones, los materiales de mayor escala se muelen a escala nanométrica para aumentar la relación de aspecto de área de superficie a volumen para una mayor reactividad. El nano oro, la nano plata y el nano dióxido de titanio son nano materiales que se utilizan en diferentes aplicaciones. El proceso de fabricación de nanotubos de carbono utilizando grafito en un horno de arco es otro ejemplo de nanotecnología de enfoque de arriba hacia abajo.
Enfoque de abajo hacia arriba
El enfoque ascendente en nanotecnología consiste en crear nanoestructuras más grandes a partir de bloques de construcción más pequeños, como átomos y moléculas. Autoensamblaje en el que las nanoestructuras deseadas se autoensamblan sin ninguna manipulación externa. Cuando el tamaño del objeto es cada vez más pequeño en la nanofabricación, el enfoque de abajo hacia arriba es un complemento cada vez más importante para las técnicas de arriba hacia abajo.
Enfoque de abajo hacia arriba La nanotecnología se puede encontrar en la naturaleza, donde los sistemas biológicos han explotado las fuerzas químicas para crear estructuras para las células necesarias para la vida. Los científicos e ingenieros realizan investigaciones para imitar esta cualidad de la naturaleza para producir pequeños grupos de átomos específicos, que luego pueden autoensamblarse en estructuras más complejas. La fabricación de nanotubos de carbono mediante el método de polimerización catalizada por metal es un buen ejemplo de nanotecnología con un enfoque ascendente.
Máquinas moleculares y fabricación es un concepto de nanotecnología de abajo hacia arriba presentado por Eric Drexler en su libro Engines of Creation en 1987. Ha brindado visiones tempranas de cómo se pueden usar sistemas mecánicos a escala nanométrica para construir estructuras moleculares complejas.
Diferencia entre el enfoque Top-down y Bottom-up en nanotecnología
1. El proceso de fabricación comienza con estructuras más grandes en un enfoque de arriba hacia abajo, donde los bloques de construcción iniciales son más pequeños que el diseño final en un enfoque de abajo hacia arriba
2. La fabricación de abajo hacia arriba puede producir estructuras con superficies y bordes perfectos (sin arrugas y sin cavidades, etc.), aunque las superficies y los bordes resultantes de la fabricación de arriba hacia abajo no son perfectos porque están arrugados o contienen cavidades.
3. Las tecnologías de fabricación de enfoque ascendente son más nuevas que la fabricación descendente y se espera que sean una alternativa para algunas aplicaciones (ejemplo: transistores).
4. Los productos de enfoque ascendente tienen una mayor precisión (más control sobre las dimensiones del material) y, por lo tanto, pueden fabricar estructuras más pequeñas en comparación con el enfoque descendente.
5. En el enfoque de arriba hacia abajo, hay una cierta cantidad de material desperdiciado, ya que algunas partes se eliminan de la estructura original, en contraste con el enfoque de abajo hacia arriba, donde no se elimina ninguna parte material.
