L’approche descendante ou top-down consiste à réduire vers le nanomètre les dimensions critiques des éléments existant déjà aux tailles macro ou microscopiques. Ainsi les matériaux de taille nanométrique peuvent être obtenus à partir de matériaux massifs par des méthodes telles que les techniques de broyage, de compactage et de forte déformation.
Les nanocomposants sont, quant à eux, obtenus par différentes méthodes physiques ou chimiques. Un exemple emblématique est celui des composants électroniques où la diminution constante des dimensions conduit à une augmentation de la vitesse de fonctionnement et de la capacité de stockage des ordinateurs et puces (voir la loi de Moore page 39). Les progrès enregistrés par cette approche tiennent à une amélioration des techniques de fabrication qui sont devenues de plus en plus précises.
Cependant, plus on s’approche des dimensions nanométriques, plus la miniaturisation trouve ses limites. En effet, d’une part, les phénomènes physiques mis en jeu aux échelles nanométriques sont différents des phénomènes physiques observés à l’échelle macroscopique ; d’autre part, dans plusieurs domaines d’activités comme la nanoélectronique, il devient difficile de réaliser ces structures à des coûts raisonnables.
La deuxième, dite approche ascendante ou bottom-up, consiste à assembler des briques élémentaires (atomes, molécules…) afin d’obtenir des nano-objets artificiels exploitables pour leurs propriétés. Il est ainsi possible de synthétiser des nanoparticules, c’est-à-dire des assemblages d’une centaine d’atomes.
Parmi les nano-objets synthétisés par l’approche ascendante, les nanotubes de carbone ont été le sujet de nombreuses études à cause de leur potentiel d’applications multiples (résistance mécanique, propriétés électroniques, optiques, etc.). La synthèse et l’exploitation d’autres éléments simples ont déjà été démontrées en laboratoire, mais les perspectives d’applications sont encore lointaines.
C’est ainsi que le concept de moteur moléculaire a vu le jour : le transport contrôlé de molécules d’un endroit à un autre sur une surface est désormais une quasi-réalité.
Si l’approche descendante a déjà fait ses preuves, puisque des composants électroniques de dimension nanométrique font désormais partie des processeurs et des téléphones portables, les perspectives d’applications de l’approche ascendante, souvent encore au stade du concept ou de prototypes de laboratoires, sont plus lointaines.
