שיטות עיבוד

כיצד מייצרים ומעבדים רכיבים בגודל ננומטרי?

בתעשייה ובמחקר רווחות כיום 2 גישות עיקריות למִזעור וליצירת ננו-מבנים:
א. גישת “מלמעלה למטה”               ב. גישת “מלמטה למעלה”
(bottom-up)                                    (top-down)                             

             

 

א. גישת “מלמעלה למטה” (top-down). גישה המבוססת על שימוש בטכנולוגיות מכניות ואופטיות ליצירת מבנים זעירים מחומר קיים.

דוגמה לגישה זו: צריבת תקליטור.

המידע המצוי בתקליטור הוא בעצם אוסף רב של חורים הנצרבים  באמצעות קרן לייזר חזקה על גבי זכוכית המצופה בחומר רגיש לאור. כתוצאה מפעולת הצריבה מתקבל משטח  המחזיר אור ובו אוסף חורים מיקרוסקופיים שעליהם מאוחסן המידע בצורה דיגיטלית [כמו במחשב] .

החורים מוטבעים בחלקו העליון של התקליטור, ומסודרים בצורת ספירלה ארוכה המתחילה במרכז התקליטור ומסתיימת בקצהו החיצוני.

בזכות הממדים  המיקרוסקופיים של משטחי החזרת האור אפשר לאחסן בתקליטור נפח מידע גדול [ 8 שעות מוסיקה או סרט שאורכו שעתיים].

ב. גישת “מלמטה למעלה” (bottom-up). גישה המבוססת על בניית מבנים זעירים מאבני בניין קטנות. אבני הבניין של מבני ננו הם אטומים ומולקולות. תהליך הבנייה מבוסס על יכולתן של המולקולות לזהות זו את זו ולהיקשר זו אל זו בצורה מסוימת [מסודרת] וכך ליצור מבנה ננו בעל תכונות מיוחדות. תהליך זה מכונה “הרכבה עצמית “.

דוגמא לגישה זו: הרכבה עצמית של סופר מולקולה, הקליקו על התמונה לצפייה בסרטון:

י

שתי הגישות שואפות להגיע ליצירת מבנים ננומטריים, מבנים המורכבים ממספר קטן באופן יחסי של אטומים או ממולקולות יחידות. ההבדל העיקרי בין שתי הגישות הוא שבגישת “מלמעלה למטה” תהליך סידור המולקולות למבנה הרצוי נשלט באופן חיצוני על ידי המכשיר שבו משתמשים, ואילו בגישת “מלמטה למעלה” תהליך סידור המולקולות מתרחש בצורה מסוימת  ונובע מתכונותיהן של המולקולות המשמשות כאבני בניין.

 

1. בשתי הגישות המבנים מורכבים ממספר קטן באופן יחסי של אטומים או מולקולות.
נכון
לא נכון
2. בגישת “מלמעלה למטה” תהליך סידור המולקולות למבנה הרצוי נשלט באופן חיצוני על ידי המכשיר שבו משתמשים.
נכון
לא נכון
3. בגישת “מלמטה למעלה” יוצרים מבנה רצוי בתהליך שבו סידור המולקולות מתרחש בצורה ספונטנית ונובע מתכונותיהן של המולקולות המשמשות כאבני בניין.
נכון
לא נכון
4. בשתי הגישות המבנים החדשים מתקבלים כתוצאה מהסרת מולקולות של חומר.
נכון
לא נכון