Perbedaan Antara Pendekatan Top-Down dan Bottom-Up dalam Nanoteknologi

Pendekatan Top Down vs Bottom Up dalam Nanoteknologi

Nanoteknologi sedang merancang, mengembangkan atau memanipulasi pada skala nanometer (sepersejuta meter). Ukuran objek yang berurusan harus kurang dari seratus nanometer setidaknya dalam satu dimensi untuk memanggil sesuatu menjadi nanoteknologi. Ada dua pendekatan desain dalam nanoteknologi yang dikenal sebagai top-down dan bottom-up. Kedua pendekatan ini bermanfaat dalam berbagai jenis aplikasi.

Pendekatan atas ke bawah

Dalam pendekatan top-down, objek skala nano dibuat dengan memproses objek yang lebih besar dalam ukuran. Fabrikasi sirkuit terpadu adalah contoh untuk nanoteknologi top-down. Sekarang telah berkembang ke tingkat pembuatan sistem elektromekanis nano (NEMS) di mana komponen mekanik kecil seperti tuas, pegas dan saluran fluida bersama dengan sirkuit elektronik tertanam ke dalam chip kecil. Bahan awal dalam fabrikasi ini adalah struktur yang relatif besar seperti kristal silikon. Litografi adalah teknologi yang memungkinkan pembuatan kepingan sekecil itu dan ada banyak jenis seperti foto, berkas elektron, dan litografi berkas ion.

Dalam beberapa aplikasi bahan skala yang lebih besar digiling ke skala nanometer untuk meningkatkan luas permukaan dengan rasio aspek volume untuk lebih reaktivitas. Nano gold, nano silver dan nano titanium dioxide adalah bahan nano yang digunakan dalam aplikasi yang berbeda. Proses pembuatan karbon nanotube menggunakan grafit dalam oven busur adalah contoh lain untuk nanoteknologi pendekatan top-down.

Pendekatan Bottom-up

Pendekatan bottom-up dalam nanoteknologi adalah membuat struktur nano yang lebih besar dari blok bangunan yang lebih kecil seperti atom dan molekul. Perakitan mandiri di mana struktur nano yang diinginkan dirakit sendiri tanpa manipulasi eksternal. Ketika ukuran objek semakin kecil dalam nanofabrikasi, pendekatan bottom-up adalah pelengkap yang semakin penting untuk teknik top-down.

Pendekatan bottom-up nanoteknologi dapat ditemukan dari alam, di mana sistem biologis telah mengeksploitasi kekuatan kimia untuk membuat struktur sel yang dibutuhkan untuk kehidupan. Para ilmuwan dan insinyur melakukan penelitian untuk meniru kualitas alam ini untuk menghasilkan kelompok kecil atom tertentu, yang kemudian dapat berkumpul sendiri menjadi struktur yang lebih kompleks. Pembuatan nanotube karbon menggunakan metode polimerisasi yang dikatalisasi logam adalah contoh yang baik untuk pendekatan nanoteknologi dari bawah ke atas.

Mesin dan manufaktur molekuler adalah konsep nanoteknologi bottom-up yang diperkenalkan oleh Eric Drexler dalam bukunya Engines of Creation pada tahun 1987. Ini telah memberikan pandangan awal tentang bagaimana sistem mekanik skala nano dapat digunakan untuk membangun struktur molekul kompleks.

Perbedaan antara pendekatan Top-down dan Bottom-up dalam nanoteknologi

1. Proses pembuatan dimulai dari struktur yang lebih besar dalam pendekatan top-down di mana blok bangunan awal lebih kecil dari desain akhir dalam pendekatan bottom-up

2. Pembuatan dari bawah ke atas dapat menghasilkan struktur dengan permukaan dan tepi yang sempurna (tidak kusut dan tidak mengandung rongga, dll.) Meskipun permukaan dan tepi yang dihasilkan oleh pembuatan dari atas ke bawah tidak sempurna karena keriput atau mengandung rongga.

3. Pendekatan bottom-up teknologi manufaktur lebih baru daripada manufaktur top-down dan diharapkan menjadi alternatif untuk itu dalam beberapa aplikasi (contoh: transistor).

4. Produk pendekatan bottom-up memiliki akurasi presisi yang lebih tinggi (lebih banyak kontrol atas dimensi material) dan karenanya dapat memproduksi struktur yang lebih kecil dibandingkan dengan pendekatan top-down.

5. Dalam pendekatan top-down ada sejumlah bahan terbuang karena beberapa bagian dihapus dari kontras struktur asli dengan pendekatan bottom-up di mana tidak ada bagian material yang dihapus.

Teknologi