Pendekatan Top Down vs Bottom Up dalam Nanoteknologi
Nanotechnology sedang merancang, mengembangkan, atau memanipulasi pada skala nanometer (sepersejuta meter). Ukuran objek yang berhubungan harus kurang dari seratus nanometer setidaknya dalam satu dimensi untuk menyebut sesuatu sebagai nanoteknologi. Ada dua pendekatan desain dalam nanoteknologi yang dikenal sebagai top-down dan bottom-up. Kedua pendekatan ini berguna dalam berbagai jenis aplikasi.
Pendekatan Top-down
Dalam pendekatan top-down, objek berskala nano dibuat dengan memproses objek berukuran lebih besar. Fabrikasi sirkuit terpadu adalah contoh untuk nanoteknologi top down. Sekarang telah berkembang ke tingkat fabrikasi sistem nano elektromekanis (NEMS) di mana komponen mekanis kecil seperti tuas, pegas dan saluran cairan bersama dengan sirkuit elektronik disematkan ke chip kecil. Bahan awal dalam fabrikasi ini adalah struktur yang relatif besar seperti kristal silikon. Litografi adalah teknologi yang memungkinkan pembuatan chip kecil dan ada banyak jenisnya seperti foto, berkas elektron dan litografi berkas ion.
Dalam beberapa aplikasi, material dengan skala lebih besar digiling hingga skala nanometer untuk meningkatkan rasio aspek luas permukaan terhadap volume agar lebih reaktivitas. Nano emas, nano perak, dan nano titanium dioksida adalah bahan nano yang digunakan dalam berbagai aplikasi. Proses manufaktur nanotube karbon menggunakan grafit dalam oven busur adalah contoh lain untuk nanoteknologi pendekatan top-down.
Pendekatan Bawah –atas
Pendekatan bottom-up dalam nanoteknologi membuat struktur nano yang lebih besar dari blok bangunan yang lebih kecil seperti atom dan molekul. Perakitan sendiri di mana struktur nano yang diinginkan dirakit sendiri tanpa manipulasi eksternal. Ketika ukuran objek semakin kecil dalam fabrikasi nano, pendekatan bottom-up merupakan pelengkap yang semakin penting untuk teknik top-down.
Nanoteknologi pendekatan bottom-up dapat ditemukan dari alam, di mana sistem biologis telah mengeksploitasi kekuatan kimia untuk menciptakan 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 katalis logam adalah contoh yang baik untuk nanoteknologi pendekatan bottom-up.
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 yang kompleks.
Perbedaan antara pendekatan Top-down dan Bottom-up dalam nanoteknologi
1. Proses manufaktur dimulai dari struktur yang lebih besar dalam pendekatan top-down dimana blok bangunan awal lebih kecil dari desain akhir dalam pendekatan bottom-up
2. Pembuatan bottom-up dapat menghasilkan struktur dengan permukaan dan tepi yang sempurna (tidak berkerut dan tidak mengandung rongga dll.) meskipun permukaan dan tepi yang dihasilkan oleh manufaktur top-down tidak sempurna karena berkerut atau mengandung rongga.
3. Teknologi manufaktur pendekatan bottom-up 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 (kontrol lebih besar atas dimensi material) dan oleh karena itu dapat memproduksi struktur yang lebih kecil dibandingkan dengan pendekatan top-down.
5. Dalam pendekatan top-down ada sejumlah material yang terbuang karena beberapa bagian dikeluarkan dari struktur aslinya, kontras dengan pendekatan bottom-up di mana tidak ada bagian material yang dihilangkan.
