メソポーラスシリカコーティングへのナノスケール表面モルフォロジーおよびパーコレーションバリアネットワークの導入

メソポーラスシリカ薄膜は、相互接続された細孔系を維持しながら、または非透過性の緻密ゾーンに囲まれた横方向に分離された多孔質体積を作成しながら、メソポーラス特性と表面モルフォロジーの利点を組み合わせるために、イオンハンマリング効果を利用してサブミクロンスケールでパターニングされた。多孔質シリカコーティングはミセルテンプレートを用いたゾルゲル法により、秩序型および無秩序型の細孔系で作製された。六方秩序のLangmuir–Blodgett型シリカ球単層がXe⁺イオン照射に対するマスクとして適用された。イオンエネルギーは、照射領域と非照射領域、すなわちマスクされた領域間で高い横方向コントラストを持つ構造を達成するようにモンテカルロシミュレーションに基づいて選択された。無秩序細孔系はイオン衝撃に対してより耐性があることが判明した。作成された表面モルフォロジーは類似していたが、イオンフルエンスを制御することにより細孔系の主要な特性を相互接続型または分離型に調整できた。共焦点蛍光画像およびエリプソメトリックポロシメトリー測定により、無傷のマスク領域と損傷領域間の遷移ゾーンの多孔率への寄与が無視できることが確認された。さらに、低イオンフルエンスの適用により、多孔質体積の大部分を相互接続された細孔系として保存できる。しかし、フルエンス値を増加させると、全細孔体積を犠牲にして分離された多孔質体積を作成できる。