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enfoques de la nanotecnologia, Guías, Proyectos, Investigaciones de Nanotecnología

habla de los enfoques de la nanotecnologia los cuales son dos el top-Down y bottom-Up

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2019/2020

Subido el 21/09/2020

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En general podemos dividir los procesos de síntesis de nanomateriales a partir de
dos perspectivas o enfoques, los cuales son los enfoques Top-Down (de arriba hacia aba
jo) y Bottom-Up (de abajo hacia arriba).
El enfoque Top-Down consiste en principalmente en diseñar y miniaturizar el tamaño
de estructuras para obtener sistemas funcionales en escala nanométrica, en otras
palabras consiste en la reducción del material por diversos medios como corte y
pulverización con el fin de obtener materiales en un rango de tamaño de 1 a
100 nanómetros (escala nanométrica).Dentro de los procesos Top-Down encontramos
técnicas litográficas como la Fotolitografía, litografía de rayos x, litografía de
electrones, además de técnicas como la molienda mecánica entre otras.
Enfoque de arriba hacia abajo de fabricación en nano tecnología
Esto se percibe como un enfoque en el que los bloques de construcción se eliminan del
sustrato para formar nanoestructuras. Las nanoestructuras se sintetizan grabando el
sustrato, miniaturizando así las tecnologías existentes.
Este método es el más adecuado para producir estructuras a escala micrométrica. El
enfoque de arriba hacia abajo se utiliza en la fabricación de circuitos integrados y la
deformación plástica severa.
El enfoque "de arriba hacia abajo " implica la descomposición de grandes piezas de
material para generar las nanoestructuras necesarias a partir de ellas. Este método es
particularmente adecuado para hacer estructuras interconectadas e integradas, como en
circuitos electrónicos.
En este enfoque los nanoobjetos se construyen a partir de entidades más grandes sin
control a nivel atómico.
Esta estrategia utilizaba, por ejemplo, el hombre primitivo en la Edad de Piedra para
tallar útiles a partir de sílex. También es la que usa el escultor para construir un objeto,
aunque sea en este caso con fines artísticos. Si quisiéramos usar esta estrategia para
esculpir objetos en la nanoescala, potenciando unas propiedades deseadas,
necesitaríamos un cincel cada vez más pequeño y dependeríamos de una habilidad,
tecnológicamente hablando, difícil de definir y alcanzar.
El enfoque Bottom-Up en simples palabras consiste en construir el material desde
abajo, es decir átomo por átomo, molécula por molécula o cluster por cluster.Este
enfoque pertenece a la nanotecnología molecular. Se centra en la síntesis de estructuras
a partir de componentes atómicos y moleculares, es el enfoque principal de la
nanotecnología, ya que la materia puede controlarse de manera más precisa. Se
comienza con una estructura nanométrica como una molécula y mediante el proceso de
auto-ensamblado se crea un mecanismo mayor que con el que comenzamos. Dentro de
las técnicas de síntesis de materiales por el enfoque Bottom-Up encontramos la
deposición química de vapor (CVD),la pirolisis por láser, la condensación atómica o
molecular, sol-gel, coprecipitación entre otras.
En el enfoque "de abajo hacia arriba", los materiales y dispositivos se construyen a
partir de componentes moleculares que se ensamblan químicamente mediante principios
de reconocimiento molecular."los átomos y las moléculas individuales se ensamblan en
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En general podemos dividir los procesos de síntesis de nanomateriales a partir de dos perspectivas o enfoques, los cuales son los enfoques Top-Down (de arriba hacia aba jo) y Bottom-Up (de abajo hacia arriba). El enfoque Top-Down consiste en principalmente en diseñar y miniaturizar el tamaño de estructuras para obtener sistemas funcionales en escala nanométrica, en otras palabras consiste en la reducción del material por diversos medios como corte y pulverización con el fin de obtener materiales en un rango de tamaño de 1 a 100 nanómetros (escala nanométrica).Dentro de los procesos Top-Down encontramos técnicas litográficas como la Fotolitografía, litografía de rayos x, litografía de electrones, además de técnicas como la molienda mecánica entre otras. Enfoque de arriba hacia abajo de fabricación en nano tecnología Esto se percibe como un enfoque en el que los bloques de construcción se eliminan del sustrato para formar nanoestructuras. Las nanoestructuras se sintetizan grabando el sustrato, miniaturizando así las tecnologías existentes. Este método es el más adecuado para producir estructuras a escala micrométrica. El enfoque de arriba hacia abajo se utiliza en la fabricación de circuitos integrados y la deformación plástica severa. El enfoque "de arriba hacia abajo " implica la descomposición de grandes piezas de material para generar las nanoestructuras necesarias a partir de ellas. Este método es particularmente adecuado para hacer estructuras interconectadas e integradas, como en circuitos electrónicos. En este enfoque los nanoobjetos se construyen a partir de entidades más grandes sin control a nivel atómico. Esta estrategia utilizaba, por ejemplo, el hombre primitivo en la Edad de Piedra para tallar útiles a partir de sílex. También es la que usa el escultor para construir un objeto, aunque sea en este caso con fines artísticos. Si quisiéramos usar esta estrategia para esculpir objetos en la nanoescala, potenciando unas propiedades deseadas, necesitaríamos un cincel cada vez más pequeño y dependeríamos de una habilidad, tecnológicamente hablando, difícil de definir y alcanzar. El enfoque Bottom-Up en simples palabras consiste en construir el material desde abajo, es decir átomo por átomo, molécula por molécula o cluster por cluster.Este enfoque pertenece a la nanotecnología molecular. Se centra en la síntesis de estructuras a partir de componentes atómicos y moleculares, es el enfoque principal de la nanotecnología, ya que la materia puede controlarse de manera más precisa. Se comienza con una estructura nanométrica como una molécula y mediante el proceso de auto-ensamblado se crea un mecanismo mayor que con el que comenzamos. Dentro de las técnicas de síntesis de materiales por el enfoque Bottom-Up encontramos la deposición química de vapor (CVD),la pirolisis por láser, la condensación atómica o molecular, sol-gel, coprecipitación entre otras. En el enfoque "de abajo hacia arriba", los materiales y dispositivos se construyen a partir de componentes moleculares que se ensamblan químicamente mediante principios de reconocimiento molecular."los átomos y las moléculas individuales se ensamblan en

nanoestructuras más grandes. Este es un método muy poderoso para crear estructuras idénticas con precisión atómica , aunque hasta la fecha, los materiales artificiales generados de esta manera son todavía mucho más simples que las complejas estructuras de la naturaleza. https://es.scribd.com/document/341521471/enfoques-nanotecnologia Enfoque de abajo hacia arriba de la fabricación en nano tecnología Esto se percibe como un enfoque en el que se agregan bloques de construcción a los sustratos para formar nanoestructuras. En este proceso, las nanoestructuras se sintetizan en el sustrato mediante el ensamblaje de átomos que forman nuevos sustratos. Además, se apilan entre sí dando como resultado la producción de nanoestructuras. El enfoque ascendente se utiliza en la formación de puntos cuánticos donde las nanopartículas se forman a partir de la dispersión coloidal. Este método se usa ampliamente en síntesis química. Implica la construcción de dispositivos moleculares más complejos átomo por átomo. Son los más adecuados para ensamblar y establecer estructuras que son de orden de corto alcance en la escala de Nano Meter (nm). La fabricación en el enfoque de abajo hacia arriba es menos costosa en comparación con el enfoque de arriba hacia abajo. Esta estrategia es la que emplea, por ejemplo, el albañil para construir una casa. En esta estrategia la ventaja es que los ladrillos que se usan ya existen en la naturaleza (átomos y moléculas) y las interacciones entre ellos ya se conocen, de manera que todo nuestro esfuerzo han de centrarse en el aprovechamiento óptimo de la física existente. Tenemos, además, ejemplos de diseño ascendente en la biología, donde las proteínas y ácidos nucleicos han sido construidos a partir de repeticiones de unas cuantas subunidades moleculares (aminoácidos y nucleótidos, respectivamente). El diseño biológico de las moléculas de la vida se ha realizado respetando las leyes de la física y mediante ensayo y error en un proceso que se conoce como Evolución.

Litografía fotográfica La palabra "litografía" se deriva de una palabra griega donde "Lithos" significa piedra y "grafía" significa escribir. En la antigüedad, el papel se presionaba contra la piedra para transferir el patrón. Se dibujó un patrón en la piedra y se coloreó con tinta de impresión. Cuando esta piedra estampada se presionó contra el papel, el diseño se transfirió con éxito. Se exploraron varias técnicas de litografía utilizando estos fundamentos. Por lo tanto, la litografía se puede definir como el patrón de un diseño requerido en el sustrato utilizando un medio diferente (luz ultravioleta, rayos X y haz electrónico) que se conoce como litografía.

En este método, las fotoprotecciones positivas se exponen a la luz ultravioleta que cambia la estructura química de la protección. El área expuesta se disuelve en una solución reveladora. Las resistencias negativas se comportan de manera exactamente opuesta. Las áreas que están expuestas a la luz ultravioleta no se disuelven sino que se polimerizan. En la etapa posterior de síntesis, la alineación y el grabado de la máscara se realizan utilizando productos químicos como ácidos. Una vez que esto se completa, las resistencias se someten aún más a pelar dejando atrás el patrón deseado. Esta técnica se aplica en el diseño de circuitos integrados. Otros tipos de litografía incluyen la litografía por haz de electrones (e-beam) y la litografía por rayos X. Condensación de gas La condensación de gas utiliza una cámara de vacío que consta de un elemento calefactor, la alimentación (metal que se va a reducir), la cámara de depósito y el hardware de vacío. En este proceso se utiliza gas inerte (He, Xe, Ar) a alta presión para iniciar la formación de partículas. La etapa inicial del proceso incluye la fusión de la alimentación (metal) que se importa al elemento calefactor. La temperatura aumenta, que está ligeramente por debajo del punto de ebullición, de modo que se alcanza una presión de vapor suficiente.

Los geles producidos se someten a un secado o evaporación adicional y el producto se convierte en xerogel o aerogel según el modo de evaporación utilizado. Este es uno de los enfoques bien establecidos que se utilizan en la síntesis de compuestos de óxidos metálicos o de óxidos mixtos. Deposición de vapor químico (CVD) El proceso CVD se lleva a cabo típicamente al vacío para producir materiales sólidos de alta calidad y alto rendimiento. El sustrato se expone a uno o más precursores volátiles que reaccionan o / y se descomponen para producir una película delgada sobre el sustrato, produciendo subproductos volátiles.

Estos depósitos no deseados en los sustratos se eliminan mediante el flujo de gas a través de la cámara de gas. Los depósitos de CVD se utilizan principalmente en microfabricación. https://electricalfundablog.com/nano-technology/ https://www.sciencedaily.com/terms/nanotechnology.htm Ventajas top-down desventajas Large scale production: deposition over a large substrate is posible Producción a gran escala: es posible la deposición sobre un gran sustrato La ventaja de este enfoque es la capacidad de incluir la entidad requerida o una característica en una ubicación exacta ya que el proceso se controla externamente. Yields: Broad size distribution (10-100nm) Varied particle shapes or geometry Control over deposition parameters is difficult to achieve Impurities: stresses, defects and imperfections get introduced Expensive technique Rendimientos: Distribución de tamaño amplio (10- nm) Formas o geometría de partículas variadas El control de los parámetros de deposición es difícil de lograr Impurezas: se introducen tensiones, defectos e imperfecciones Técnica costosa Chemical purification is not required No se requiere purificación química Ventajas bottom-up desventajas Uktra-fibe nanoparticles, nanoshells, nanotubes can be prepared Deposition parameters can be controlled Narrow size distribution is posible (1- 20nm) Cheaper technique Se pueden preparar nanopartículas ultrafinas, nanocapas, nanotubos Los parámetros de deposición se pueden controlar Es posible una distribución de tamaño estrecha (1-20 nm) Técnica más barata Large scale production is difficult Chemical purification of nanoparticles is required La producción a gran escala es difícil Se requiere purificación química de nanopartículas