Abstract

A new antireflective silica film with closed mesopores was successfully prepared for the optical elements used in vacuum of a high-power laser system. The ordered cagelike mesopores were formed with the direction of surfactant F127 and then closed by long-chain fluoroalkylsilane. The grazing incident x-ray diffraction and grazing incident small-angle x-ray scattering results indicated that the mesopores in film constructed a body-center cubic structure. The films exhibited excellent transmittance as high as 99.98% on quartz substrate. After a 1-month antipollution test with polydimethylsiloxane in vacuum, the decrease of transmittance was small as 0.02%. This film had a high laser-induced damage threshold of above 28J/cm2 at 1 ns laser pulse of 1053 nm wavelength.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. G. Floch and P. F. Belleville, Proc. SPIE 2253, 764 (1994).
    [CrossRef]
  2. D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
    [CrossRef]
  3. H. G. Floch, P. F. Belleville, and J. J. Priotton, Am. Ceram. Soc. Bull. 74, 84 (1995).
  4. W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, J. Colloid Interface Sci. 26, 62 (1968).
    [CrossRef]
  5. H. A. Abdeldayem and E. Dowdye, Proc. SPIE 5897, 589705 (2005).
    [CrossRef]
  6. R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
    [CrossRef]
  7. X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
    [CrossRef]
  8. E. K. Richman, T. Brezesinski, and S. H. Tolbert, Nat. Mater. 7, 712 (2008).
    [CrossRef]
  9. A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
    [CrossRef]
  10. D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
    [CrossRef]
  11. M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
    [CrossRef]
  12. T. C. Wei and H. W. Hillhouse, Langmuir 23, 5689 (2007).
    [CrossRef]
  13. S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
    [CrossRef]
  14. P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
    [CrossRef]

2009 (2)

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

2008 (2)

E. K. Richman, T. Brezesinski, and S. H. Tolbert, Nat. Mater. 7, 712 (2008).
[CrossRef]

R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
[CrossRef]

2007 (2)

T. C. Wei and H. W. Hillhouse, Langmuir 23, 5689 (2007).
[CrossRef]

S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

H. A. Abdeldayem and E. Dowdye, Proc. SPIE 5897, 589705 (2005).
[CrossRef]

1998 (1)

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

1995 (1)

H. G. Floch, P. F. Belleville, and J. J. Priotton, Am. Ceram. Soc. Bull. 74, 84 (1995).

1994 (2)

H. G. Floch and P. F. Belleville, Proc. SPIE 2253, 764 (1994).
[CrossRef]

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

1990 (1)

D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
[CrossRef]

1968 (1)

W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, J. Colloid Interface Sci. 26, 62 (1968).
[CrossRef]

Abdeldayem, H. A.

H. A. Abdeldayem and E. Dowdye, Proc. SPIE 5897, 589705 (2005).
[CrossRef]

Belleville, P. F.

H. G. Floch, P. F. Belleville, and J. J. Priotton, Am. Ceram. Soc. Bull. 74, 84 (1995).

H. G. Floch and P. F. Belleville, Proc. SPIE 2253, 764 (1994).
[CrossRef]

Bohn, E.

W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, J. Colloid Interface Sci. 26, 62 (1968).
[CrossRef]

Boulton, J. M.

D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
[CrossRef]

Branton, P. J.

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

Brezesinski, T.

E. K. Richman, T. Brezesinski, and S. H. Tolbert, Nat. Mater. 7, 712 (2008).
[CrossRef]

Chemelka, B. F.

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

Dowdye, E.

H. A. Abdeldayem and E. Dowdye, Proc. SPIE 5897, 589705 (2005).
[CrossRef]

Eggiman, B. W.

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Fan, Z. X.

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

Feng, J. L.

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

Fink, A.

W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, J. Colloid Interface Sci. 26, 62 (1968).
[CrossRef]

Floch, H. G.

H. G. Floch, P. F. Belleville, and J. J. Priotton, Am. Ceram. Soc. Bull. 74, 84 (1995).

H. G. Floch and P. F. Belleville, Proc. SPIE 2253, 764 (1994).
[CrossRef]

Gandhi, D. D.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Gupta, P. D.

R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
[CrossRef]

Hall, P. G.

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

Hamilton, B. D.

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Hillhouse, H. W.

S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
[CrossRef]

T. C. Wei and H. W. Hillhouse, Langmuir 23, 5689 (2007).
[CrossRef]

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Joshi, A. S.

R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
[CrossRef]

Katayama, Y.

S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
[CrossRef]

Kowalski, J. D.

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Kumbhare, M. N.

R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
[CrossRef]

Lane, M. W.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Li, D. W.

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

Li, S. H.

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

Ling, X. L.

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

Liniger, E. G.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Melosh, N.

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

Miyake, Y.

S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
[CrossRef]

Mukherjee, C.

R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
[CrossRef]

Nitta, S. V.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Pareek, R.

R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
[CrossRef]

Priotton, J. J.

H. G. Floch, P. F. Belleville, and J. J. Priotton, Am. Ceram. Soc. Bull. 74, 84 (1995).

Ramanath, G.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Reichert, H.

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

Richman, E. K.

E. K. Richman, T. Brezesinski, and S. H. Tolbert, Nat. Mater. 7, 712 (2008).
[CrossRef]

Schüth, F.

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

Shao, J. D.

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

Simonyi, E.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Sing, K. S. W.

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

Singh, A. P.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Singh, B.

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Stöber, W.

W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, J. Colloid Interface Sci. 26, 62 (1968).
[CrossRef]

Stucky, G. D.

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

Tanaka, S.

S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
[CrossRef]

Tate, M. P.

S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
[CrossRef]

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Teowee, G. T.

D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
[CrossRef]

Tolbert, S. H.

E. K. Richman, T. Brezesinski, and S. H. Tolbert, Nat. Mater. 7, 712 (2008).
[CrossRef]

Uhlmann, D. R.

D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
[CrossRef]

Unger, K. K.

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

Urade, V. N.

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Wei, T. C.

T. C. Wei and H. W. Hillhouse, Langmuir 23, 5689 (2007).
[CrossRef]

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Weisenbach, L.

D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
[CrossRef]

Yang, P. D.

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

Zelinski, B. J.

D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
[CrossRef]

Zhao, D. Y.

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

Zhao, Y. N.

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

Zhou, M.

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

Adv. Mater. (1)

D. Y. Zhao, P. D. Yang, N. Melosh, J. L. Feng, B. F. Chemelka, and G. D. Stucky, Adv. Mater. 10, 1380 (1998).
[CrossRef]

Am. Ceram. Soc. Bull. (1)

H. G. Floch, P. F. Belleville, and J. J. Priotton, Am. Ceram. Soc. Bull. 74, 84 (1995).

Appl. Phys. Lett. (1)

A. P. Singh, D. D. Gandhi, B. Singh, E. Simonyi, E. G. Liniger, S. V. Nitta, M. W. Lane, and G. Ramanath, Appl. Phys. Lett. 94, 093502 (2009).
[CrossRef]

Appl. Surf. Sci. (1)

X. L. Ling, Y. N. Zhao, D. W. Li, S. H. Li, M. Zhou, J. D. Shao, and Z. X. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 9255 (2009).
[CrossRef]

J. Chem. Soc., Faraday Trans. (1)

P. J. Branton, P. G. Hall, K. S. W. Sing, H. Reichert, F. Schüth, and K. K. Unger, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90, 2965 (1994).
[CrossRef]

J. Colloid Interface Sci. (1)

W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, J. Colloid Interface Sci. 26, 62 (1968).
[CrossRef]

J. Mater. Chem. (1)

S. Tanaka, Y. Katayama, M. P. Tate, H. W. Hillhouse, and Y. Miyake, J. Mater. Chem. 17, 3639 (2007).
[CrossRef]

J. Phys. Chem. B (1)

M. P. Tate, V. N. Urade, J. D. Kowalski, T. C. Wei, B. D. Hamilton, B. W. Eggiman, and H. W. Hillhouse, J. Phys. Chem. B 110, 9882 (2006).
[CrossRef]

Langmuir (1)

T. C. Wei and H. W. Hillhouse, Langmuir 23, 5689 (2007).
[CrossRef]

Nat. Mater. (1)

E. K. Richman, T. Brezesinski, and S. H. Tolbert, Nat. Mater. 7, 712 (2008).
[CrossRef]

Opt. Eng. (1)

R. Pareek, M. N. Kumbhare, C. Mukherjee, A. S. Joshi, and P. D. Gupta, Opt. Eng. 47, 023801 (2008).
[CrossRef]

Proc. SPIE (3)

H. A. Abdeldayem and E. Dowdye, Proc. SPIE 5897, 589705 (2005).
[CrossRef]

H. G. Floch and P. F. Belleville, Proc. SPIE 2253, 764 (1994).
[CrossRef]

D. R. Uhlmann, J. M. Boulton, G. T. Teowee, L. Weisenbach, and B. J. Zelinski, Proc. SPIE 1328, 270 (1990).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

GIXRD patterns of mesoporous silica AR films (a) F5N, (b) F7N, and (c) F9N.

Fig. 2.
Fig. 2.

Two-dimensional GISAXS patterns of (a) F5N, (b) F7N, and (c) F9N. The overlaid little circles are stimulated from a Nanocell software, to identify the Bragg peaks, showing the reciprocal space of an (110) oriented body centered cubic structure.

Fig. 3.
Fig. 3.

Nitrogen ad/desorption isotherms of OMS films prepared with different surfactant content (a) F5N, (b) F7N, and (c) F9N.

Fig. 4.
Fig. 4.

XPS survey spectra of OMS films F7N and F7NF.

Fig. 5.
Fig. 5.

AFM images of the OMS films (a) F5N, (b) F7N, (c) F9N and fluoroalkyl-grafted OMS films (d) F5NF, (e) F7NF, (f) F9NF.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1. Optical Parameters of OMS Filmsa

Metrics