메조다공성 실리카 코팅에 나노스케일 표면 형태 및 퍼콜레이션 장벽 네트워크 도입

메조다공성 실리카 박막은 이온 해머링 효과를 활용하여 서브마이크로미터 스케일에서 패터닝함으로써, 메조다공성 특성과 표면 형태의 장점을 동시에 구현합니다. 이 과정에서 상호 연결된 공극 구조를 유지하거나, 비투과성 치밀 영역으로 둘러싸인 측방향으로 분리된 다공성 영역을 형성할 수 있습니다. 다공성 실리카 코팅은 미셀 템플릿을 이용한 솔-젤 방법으로 제조되었으며, 규칙적 및 비규칙적 공극 구조를 갖도록 설계되었습니다. 육각 배열을 갖는 Langmuir–Blodgett 방식의 실리카 구 단분자막을 Xe⁺ 이온 조사에 대한 마스크로 적용하였습니다. 이온 에너지는 Monte Carlo 시뮬레이션을 기반으로 설정하여, 조사 영역과 비조사 영역, 즉, 마스크로 보호된 영역 간에 높은 측방향 대비를 갖는 구조를 구현하였습니다. 비정렬 공극 구조는 이온 폭격에 대해 더 높은 내성을 보이는 것으로 확인됩니다. 생성된 표면 형태는 유사하게 나타났으나, 이온 플루언스를 조절함으로써 공극 구조의 주요 특성을 상호 연결된 형태 또는 분리된 형태로 제어할 수 있습니다. 공초점 형광 이미지와 타원편광 기공분석법 결과, 마스크로 보호된 손상되지 않은 영역과 손상된 영역 사이의 전이 영역이 공극률에 미치는 영향은 미미한 것으로 확인됩니다. 또한 낮은 이온 플루언스를 적용할 경우 다공성 부피의 대부분을 상호 연결된 공극 구조로 유지할 수 있습니다. 반면 플루언스 값을 증가시키면 전체 공극 부피가 감소하는 대신 분리된 다공성 영역을 형성할 수 있습니다.