رویکرد از بالا به پایین در مقابل رویکرد پایین به بالا در فناوری نانو
نانوتکنولوژی طراحی، توسعه یا دستکاری در مقیاس نانومتر (یک میلیاردم متر) است. اندازه شی مورد معامله باید حداقل در یک بعد کمتر از صد نانومتر باشد تا بتوان چیزی را به عنوان فناوری نانو نامید. دو رویکرد طراحی در فناوری نانو وجود دارد که به نام های بالا به پایین و پایین به بالا شناخته می شوند. هر دو رویکرد در انواع مختلف برنامه‌ها مفید هستند.
رویکرد از بالا به پایین
در رویکرد از بالا به پایین، اشیاء در مقیاس نانو با پردازش اجسام بزرگتر در اندازه ساخته می شوند. ساخت مدارهای مجتمع نمونه ای برای فناوری نانو از بالا به پایین است.اکنون این فناوری به سطح ساخت سیستم‌های الکترومکانیکی نانو (NEMS) رسیده است که در آن اجزای مکانیکی کوچک مانند اهرم‌ها، فنرها و کانال‌های سیال به همراه مدارهای الکترونیکی در یک تراشه کوچک جاسازی شده‌اند. مواد اولیه در این ساخت‌ها ساختارهای نسبتاً بزرگی مانند کریستال‌های سیلیکون هستند. لیتوگرافی فناوری است که ساخت چنین تراشه های کوچکی را امکان پذیر کرده است و انواع مختلفی از آنها مانند لیتوگرافی عکس، پرتو الکترونی و پرتو یونی وجود دارد.
در برخی کاربردها مواد در مقیاس بزرگتر در مقیاس نانومتری آسیاب می شوند تا نسبت ابعاد سطح به حجم برای واکنش پذیری بیشتر افزایش یابد. نانو طلا، نانو نقره و نانو دی اکسید تیتانیوم از جمله مواد نانویی هستند که در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. فرآیند تولید نانولوله کربنی با استفاده از گرافیت در کوره قوسی نمونه دیگری برای رویکرد نانوتکنولوژی از بالا به پایین است.
رویکرد پایین به بالا
رویکرد از پایین به بالا در فناوری نانو، ساختن نانوساختارهای بزرگتر از بلوک های ساختمانی کوچکتر مانند اتم ها و مولکول ها است.خود مونتاژی که در آن نانو ساختارهای مورد نظر بدون هیچ گونه دستکاری خارجی به صورت خود مونتاژ می شوند. هنگامی که اندازه جسم در نانوساخت کوچکتر می شود، رویکرد از پایین به بالا مکمل مهمی برای تکنیک های بالا به پایین است.
رویکرد نانوتکنولوژی از پایین به بالا را می توان از طبیعت یافت، جایی که سیستم های بیولوژیکی از نیروهای شیمیایی برای ایجاد ساختارهایی برای سلول های مورد نیاز برای زندگی بهره برداری کرده اند. دانشمندان و مهندسان تحقیقاتی را برای تقلید از این کیفیت طبیعت انجام می‌دهند تا خوشه‌های کوچکی از اتم‌های خاص تولید کنند که سپس می‌توانند خود به خود در ساختارهای پیچیده‌تری جمع شوند. ساخت نانولوله های کربنی با استفاده از روش پلیمریزاسیون کاتالیز شده فلزی، نمونه خوبی برای رویکرد نانوتکنولوژی از پایین به بالا است.
ماشین ها و ساخت مولکولی مفهومی از فناوری نانو از پایین به بالا است که توسط اریک درکسلر در کتاب موتورهای خلقت خود در سال 1987 معرفی شد. این دیدگاه اولیه در مورد اینکه چگونه می توان از سیستم های مکانیکی در مقیاس نانو برای ساخت ساختارهای مولکولی پیچیده استفاده کرد، ارائه شده است..
تفاوت بین رویکرد بالا به پایین و پایین به بالا در فناوری نانو
1. فرآیند ساخت از سازه های بزرگتر در رویکرد از بالا به پایین شروع می شود که در آن بلوک های ساختمانی شروع کوچکتر از طراحی نهایی در رویکرد پایین به بالا هستند
2. تولید از پایین به بالا می‌تواند سازه‌هایی با سطوح و لبه‌های کامل (غیر چروک و فاقد حفره و غیره) تولید کند، اگرچه سطوح و لبه‌های حاصل از ساخت از بالا به پایین کامل نیستند زیرا چروکیده یا حاوی حفره هستند.
3. فن‌آوری‌های ساخت با رویکرد پایین به بالا جدیدتر از تولید از بالا به پایین هستند و انتظار می‌رود که جایگزینی برای آن در برخی از برنامه‌ها (مثلا: ترانزیستور) باشند.
4. محصولات با رویکرد پایین به بالا دارای دقت بالاتری هستند (کنترل بیشتر بر ابعاد مواد) و بنابراین می توانند ساختارهای کوچکتری را در مقایسه با رویکرد از بالا به پایین تولید کنند.
5. در رویکرد از بالا به پایین مقدار مشخصی از مواد هدر رفته وجود دارد زیرا برخی از قطعات از ساختار اصلی جدا می شوند در مقایسه با رویکرد پایین به بالا که در آن هیچ بخش مادی حذف نمی شود.
