จากบนลงล่างกับล่างขึ้นบนในนาโนเทคโนโลยี
นาโนเทคโนโลยีกำลังออกแบบ พัฒนา หรือจัดการในระดับนาโนเมตร (หนึ่งในพันล้านของเมตร) ขนาดวัตถุจัดการควรน้อยกว่าร้อยนาโนเมตรอย่างน้อยในมิติเดียวเพื่อเรียกสิ่งที่เป็นนาโนเทคโนโลยี มีสองแนวทางการออกแบบในนาโนเทคโนโลยีที่เรียกว่าจากบนลงล่างและจากล่างขึ้นบน ทั้งสองวิธีมีประโยชน์ในการใช้งานประเภทต่างๆ
วิธีจากบนลงล่าง
ในวิธีจากบนลงล่าง วัตถุระดับนาโนถูกสร้างขึ้นโดยการประมวลผลวัตถุขนาดใหญ่กว่า การผลิตวงจรรวมเป็นตัวอย่างสำหรับนาโนเทคโนโลยีจากบนลงล่างตอนนี้เติบโตขึ้นจนถึงระดับของการสร้างระบบเครื่องกลไฟฟ้านาโน (NEMS) ซึ่งส่วนประกอบทางกลขนาดเล็ก เช่น คันโยก สปริง และช่องของเหลวพร้อมกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ถูกฝังอยู่ในชิปขนาดเล็ก วัสดุเริ่มต้นในการประดิษฐ์เหล่านี้เป็นโครงสร้างที่ค่อนข้างใหญ่ เช่น ผลึกซิลิกอน การพิมพ์หินเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถผลิตชิปขนาดเล็กดังกล่าวได้ และมีหลายประเภท เช่น การพิมพ์หินภาพถ่าย ลำแสงอิเล็กตรอน และลำแสงไอออน
ในการใช้งานบางประเภท สเกลที่ใหญ่กว่าจะถูกบดให้เป็นสเกลนาโนเมตรเพื่อเพิ่มอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรเพื่อให้เกิดปฏิกิริยามากขึ้น นาโนโกลด์ นาโนซิลเวอร์ และนาโนไททาเนียมไดออกไซด์เป็นวัสดุนาโนที่ใช้ในการใช้งานที่แตกต่างกัน กระบวนการผลิตท่อนาโนคาร์บอนโดยใช้กราไฟต์ในเตาอบอาร์คเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของนาโนเทคโนโลยีวิธีการจากบนลงล่าง
วิธีล่าง – ขึ้น
แนวทางจากล่างขึ้นบนของนาโนเทคโนโลยีคือการสร้างโครงสร้างนาโนที่ใหญ่ขึ้นจากหน่วยโครงสร้างที่เล็กกว่า เช่น อะตอมและโมเลกุลการประกอบตัวเองโดยที่โครงสร้างนาโนที่ต้องการประกอบขึ้นเองโดยไม่ต้องดัดแปลงจากภายนอก เมื่อขนาดของวัตถุมีขนาดเล็กลงในนาโนฟาบริเคชั่น วิธีการจากล่างขึ้นบนเป็นส่วนเสริมที่สำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับเทคนิคจากบนลงล่าง
นาโนเทคโนโลยีจากเบื้องบนสามารถพบได้จากธรรมชาติ ซึ่งระบบชีวภาพได้ใช้ประโยชน์จากสารเคมีเพื่อสร้างโครงสร้างสำหรับเซลล์ที่จำเป็นสำหรับชีวิต นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทำการวิจัยเพื่อเลียนแบบคุณลักษณะของธรรมชาตินี้เพื่อผลิตอะตอมเฉพาะกลุ่มเล็กๆ ซึ่งสามารถประกอบเข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ การผลิตท่อนาโนคาร์บอนโดยใช้วิธีการพอลิเมอไรเซชันแบบเร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะเป็นตัวอย่างที่ดีสำหรับนาโนเทคโนโลยีวิธีจากล่างขึ้นบน
เครื่องจักรและการผลิตระดับโมเลกุลเป็นแนวคิดของนาโนเทคโนโลยีจากล่างขึ้นบนที่ Eric Drexler นำเสนอในหนังสือของเขาเรื่อง Engines of Creation ในปี 1987 โดยได้ให้มุมมองเบื้องต้นว่าระบบกลไกระดับนาโนจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนได้อย่างไร.
ความแตกต่างระหว่างวิธีการจากบนลงล่างและจากล่างขึ้นบนในนาโนเทคโนโลยี
1. กระบวนการผลิตเริ่มจากโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นในแนวทางจากบนลงล่าง โดยที่หน่วยการสร้างเริ่มต้นมีขนาดเล็กกว่าการออกแบบขั้นสุดท้ายในแนวทางจากล่างขึ้นบน
2. การผลิตจากล่างขึ้นบนสามารถผลิตโครงสร้างที่มีพื้นผิวและขอบที่สมบูรณ์แบบ (ไม่ย่นและไม่มีฟันผุ ฯลฯ) แม้ว่าพื้นผิวและขอบที่เกิดจากการผลิตจากบนลงล่างจะไม่สมบูรณ์แบบเนื่องจากมีรอยย่นหรือมีฟันผุ
3. เทคโนโลยีการผลิตจากล่างขึ้นบนนั้นใหม่กว่าการผลิตจากบนลงล่างและคาดว่าจะเป็นทางเลือกสำหรับบางแอพพลิเคชั่น (ตัวอย่าง: ทรานซิสเตอร์)
4. ผลิตภัณฑ์จากล่างขึ้นบนมีความแม่นยำสูงกว่า (ควบคุมขนาดวัสดุได้มากขึ้น) ดังนั้นจึงสามารถผลิตโครงสร้างที่เล็กลงเมื่อเทียบกับวิธีการจากบนลงล่าง
5. ในแนวทางจากบนลงล่างจะมีวัสดุเหลือใช้จำนวนหนึ่ง เนื่องจากบางส่วนจะถูกลบออกจากโครงสร้างเดิมซึ่งตรงกันข้ามกับวิธีการจากล่างขึ้นบนซึ่งไม่มีชิ้นส่วนของวัสดุถูกถอดออก