Mesopores present in inorganic barrier films have a unique structure since the bottom sides are blocked by underlying polymer substrates. Characterization of pore blockage by water condensation is important in understanding gas transport mechanisms because the pore blockage changes the transmission behavior of water vapor itself as well as other gases. In this study a water condensation behavior inside mesopores is investigated analytically and numerically. Appropriate modifications from the classical Kelvin equation-based solution are suggested to account for local and discrete molecular interactions and submolecular meniscus tip geometry. Grand canonical Monte Carlo simulations are also conducted to simulate the present problem and the result is compared with the analytical solutions.

1.
L. R.
Fisher
,
R. A.
Gamble
, and
J.
Middlehurst
,
Nature (London)
290
,
575
(
1981
);
J. C. T.
Eijkel
and
A.
van den Berg
,
Lab Chip
5
,
1202
(
2005
).
[PubMed]
2.
T.
Stifter
,
O.
Marti
, and
B.
Bhushan
,
Phys. Rev. B
62
,
13667
(
2000
);
O. H.
Pakarinen
,
A. S.
Foster
,
M.
Paajanen
,
T.
Kalinainen
,
J.
Katainen
,
I.
Makkonen
,
J.
Lahtinen
, and
R. M.
Nieminen
,
Modell. Simul. Mater. Sci. Eng.
13
,
1175
(
2005
).
3.
M. R.
Rossi
,
H.
Ye
,
Y.
Gogotsi
,
S.
Babu
,
P.
Ndungu
, and
J. -C.
Bradley
,
Nano Lett.
4
,
989
(
2004
).
4.
L. D.
Gelb
and
K. E.
Gubbins
,
Langmuir
14
,
2097
(
1998
);
M.
Miyahara
,
H.
Kanda
,
T.
Yoshioka
, and
M.
Okazaki
,
Langmuir
16
,
4293
(
2000
);
S. -P.
Ju
,
J. Chem. Phys.
122
,
094718
(
2005
);
[PubMed]
N.
Giovambattista
,
P. G.
Debenedetti
, and
P. J.
Rossky
,
J. Phys. Chem. B
111
,
9581
(
2007
).
[PubMed]
5.
M.
Maddox
,
D.
Ulbarg
, and
K. E.
Gubbins
,
Fluid Phase Equilib.
104
,
145
(
1995
);
M.
Miyahara
,
T.
Yoshioka
, and
M.
Okazaki
,
J. Chem. Phys.
106
,
8124
(
1997
);
A.
Striolo
,
A. A.
Chialvo
,
P. T.
Cummings
, and
K. E.
Gubbins
,
Langmuir
19
,
8583
(
2003
);
J.
Puibasset
and
R. J. M.
Pellenq
,
J. Chem. Phys.
122
,
10
(
2005
);
J. C.
Liu
and
P. A.
Monson
,
Langmuir
21
,
10219
(
2005
);
[PubMed]
A.
Wongkoblap
,
D. D.
Do
, and
K.
Wang
,
J. Colloid Interface Sci.
331
,
65
(
2009
).
[PubMed]
6.
J.
Jang
,
G. C.
Schatz
, and
M. A.
Ratner
,
J. Chem. Phys.
116
,
3875
(
2002
).
7.
J.
Jang
,
G. C.
Schatz
, and
M. A.
Ratner
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
156104
(
2003
);
[PubMed]
J.
Jang
,
G. C.
Schatz
, and
M. A.
Ratner
,
J. Chem. Phys.
120
,
1157
(
2004
).
[PubMed]
8.
L. B.
McCusker
,
F.
Liebau
, and
G.
Engelhardt
,
Pure Appl. Chem.
73
,
381
(
2001
).
9.
A. G.
Erlat
,
R. J.
Spontak
,
R. P.
Clarke
,
T. C.
Robinson
,
P. D.
Haaland
,
Y.
Tropsha
,
N. G.
Harvey
, and
E. A.
Vogler
,
J. Phys. Chem. B
103
,
6047
(
1999
).
10.
C.
Basceri
,
S. K.
Streiffer
,
A. I.
Kingon
, and
R.
Waser
,
J. Appl. Phys.
82
,
2497
(
1997
);
A. G.
Dirks
and
H. J.
Learmy
,
Thin Solid Films
47
,
219
(
1977
).
11.
W.
Prins
and
J. J.
Hermans
,
J. Phys. Chem.
63
,
716
(
1959
);
G.
Rossi
and
M.
Nulman
,
J. Appl. Phys.
74
,
5471
(
1993
);
A. S.
da Silva Sobrinho
,
G.
Czeremuszkin
,
M.
Latrèche
,
G.
Dennler
, and
M. R.
Wertheimer
,
Surf. Coat. Technol.
116–119
,
1204
(
1999
);
B. M.
Henry
,
F.
Dinelli
,
K. -Y.
Zhao
,
C. R. M.
Grovenor
,
O. V.
Kolosov
,
G. A. D.
Briggs
,
A. P.
Roberts
,
R. S.
Kumar
, and
R. P.
Howson
,
Thin Solid Films
355–356
,
500
(
1999
);
A. S.
da Silva Sobrinho
,
G.
Czeremuszkin
,
M.
Latreche
, and
M. R.
Wertheimer
,
J. Vac. Sci. Technol. A
18
,
149
(
2000
);
M.
Yanaka
,
B. M.
Henry
,
A. P.
Roberts
,
C. R. M.
Grovenor
,
G. A. D.
Briggs
,
A. P.
Sutton
,
T.
Miyamoto
,
Y.
Tsukahara
,
N.
Takeda
, and
R. J.
Chater
,
Thin Solid Films
397
,
176
(
2001
);
A.
Gruniger
and
R.
von Rohr
,
Thin Solid Films
459
,
308
(
2004
).
12.
G.
Garcia-Ayuso
,
L.
Vazquez
, and
J. M.
Martinez-Duart
,
Surf. Coat. Technol.
80
,
203
(
1996
);
K.
Mueller
and
H.
Weisser
,
Packag. Technol. Sci.
15
,
29
(
2002
);
M.
Hanika
,
H. -C.
Langowski
,
U.
Moosheimer
, and
W.
Peukert
,
Chem. Eng. Technol.
26
,
605
(
2003
);
A. G.
Erlat
,
B. M.
Henry
,
C. R. M.
Grovenor
,
G. A. D.
Briggs
,
R. J.
Chater
, and
Y.
Tsukahara
,
J. Phys. Chem. B
108
,
883
(
2004
).
13.
G. L.
Graff
,
E.
Williford
, and
P. E.
Burrows
,
J. Appl. Phys.
96
,
1840
(
2004
).
14.
A. P.
Roberts
,
B. M.
Henry
,
A. P.
Sutton
,
C. R. M.
Grovenor
,
G. A. D.
Briggs
,
T.
Miyamoto
,
M.
Kano
,
Y.
Tsukahara
, and
M.
Yanaka
,
J. Membr. Sci.
208
,
75
(
2002
);
C.
Jang
,
Y. -R.
Cho
, and
B.
Han
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
133307
(
2008
);
C.
Jang
and
B.
Han
,
J. Appl. Phys.
105
,
093532
(
2009
).
15.
R.
Gasparac
,
P.
Kohli
,
M. O.
Mota
,
L.
Trofin
, and
C. R.
Martin
,
Nano Lett.
4
,
513
(
2004
);
K.
Jayaraman
,
K.
Okamoto
,
S. J.
Son
,
C.
Luckett
,
A. H.
Gopalani
,
S. B.
Lee
, and
D. S.
English
,
J. Am. Chem. Soc.
127
,
17385
(
2005
).
[PubMed]
16.
X. J.
Fan
,
S. W. R.
Lee
, and
Q.
Han
,
Microelectron. Reliab.
49
,
861
(
2009
).
17.
S.
Kim
and
S. H.
Ehrman
,
J. Chem. Phys.
127
,
10
(
2007
).
18.
L. M.
Skinner
and
J. R.
Sambles
,
J. Aerosol Sci.
3
,
199
(
1972
).
19.
I.
Langmuir
,
J. Am. Chem. Soc.
38
,
2221
(
1916
).
20.
L. D.
Gelb
and
R.
Salazar
,
Adsorption
11
,
283
(
2005
).
21.
T. L.
Hills
,
Statistical Mechanics
(
McGraw-Hill
,
New York
,
1956
).
22.
W.
Rżysko
,
A.
Patrykiejew
, and
S.
Sokołowski
,
Phys. Rev. E
77
,
061602
(
2008
).
23.
A. J.
Haslam
,
S. R.
Phillpot
,
D.
Wolf
,
D.
Moldovan
, and
H.
Gleiter
,
Mater. Sci. Eng., A
318
,
293
(
2001
);
A. J.
Haslam
,
D.
Moldovan
,
V.
Yamakov
,
D.
Wolf
,
S. R.
Phillpot
, and
H.
Gleiter
,
Acta Mater.
51
,
2097
(
2003
);
A. J.
Haslam
,
V.
Yamakov
,
D.
Moldovan
,
D.
Wolf
,
S. R.
Phillpot
, and
H.
Gleiter
,
Acta Mater.
52
,
1971
(
2004
).
24.
D. P.
Landau
and
K.
Binder
,
A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics
(
Cambridge University Press
,
Cambridge
,
2000
).
25.
J. E.
Müller
and
J.
Harris
,
Phys. Rev. Lett.
53
,
2493
(
1984
).
26.
K. C.
Hass
,
W. F.
Schneider
,
A.
Curioni
, and
W.
Andreoni
,
Science
282
,
265
(
1998
).
You do not currently have access to this content.