Os condutores iônicos vítreos rápidos podem ser usados ​​como eletrólitos sólidos, materiais catódicos, fibras condutoras e vidros eletrocrômicos devido à sua alta condutividade iônica e boa transparência. Embora a condutividade dos condutores seja altamente dependente da organização das redes de vidro, é muito difícil caracterizar com precisão a estrutura do vidro, e, portanto, a relação entre a condutividade e as estruturas de vidro raramente foi relatada. A ressonância magnética nuclear de estado sólido (NMR) é extremamente adequada para sondar estruturas de vidro devido às suas capacidades flexíveis e abrangentes na detecção de informações de estrutura de materiais vítreos na escala atômica.

Atualmente, a dopagem de íons de metal de transição em vidros de fosfato atraiu grande atenção, uma vez que os íons de metal de transição podem modificar significativamente a condutividade elétrica e as propriedades ópticas dos vidros. A adição de haleto alcalino pode promover ainda mais a mobilidade dos íons.

Mais recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai, Academia Chinesa de Ciências, investigou as estruturas de vidros condutores iônicos de fosfato dopado com MoO3 em detalhes usando várias tecnologias de NMR de estado sólido. O estudo foi publicado no Journal of Physical Chemistry C .

Em seus experimentos, o PO _5/2 foi substituído pela mesma quantidade de MoO3. Os ambientes locais de ³¹ P, ⁷ Li, e ³⁵ Os Cl foram caracterizados por espectros de RMN de pulso único. A distribuição e conectividade das redes de fósforo foram estudadas por experimentos de RMN bidimensionais. Os espectros Raman foram empregados para detectar os ambientes locais de Mo. As impedâncias complexas também foram medidas para obter as condutividades iônicas desses vidros.

Eles descobriram que a condutividade iônica foi aumentada cerca de 250 vezes com a substituição de PO5 / 2 por MoO3, e o valor máximo atingiu 1,05 × 10 ^-5 S · cm ^-1 a 18 ° C para x =70. Nestes vidros, Cl- íons apenas ligados a Li ⁺ íons, mas não P ⁵⁺ ou Mo ⁶⁺ . Dentro do intervalo de x ≤ 20, as fases de fósforo dominaram as redes de vidros e as cadeias de fósforo foram quebradas em espécies de dímero de fósforo Q ⁽¹⁾ 0Mo por Li ⁺ íons. O número médio de Li ⁺ íons na fase de fósforo foi altamente aumentada. O aumento da condutividade iônica deve ser principalmente devido ao aumento do Li ⁺ concentração de íons nas fases de fósforo e a geração de estrutura de dímero mais frouxa.

Contudo, dentro do intervalo de 20 ≤ x ≤ 70, as espécies de dímero de fósforo foram gradualmente quebradas em ortofosfato Q ⁽⁰⁾ 1Mo espécies dispersas em fases de molibdênio. Desde a diminuição do PO _5/2 , um grande número de Li ⁺ íons transferidos gradualmente das fases de óxido de fósforo para as fases de óxido de molibdênio. Nesta faixa, o aumento da condutividade iônica deve ser devido ao aumento do Li ⁺ condutividade iônica em fases de molibdênio.

Este estudo desenvolve um modelo abrangente de evolução da estrutura de vidro com composições e apresenta uma visão profunda dos efeitos das composições e estruturas na condutividade iônica. Os resultados deste trabalho podem ser valiosos para projetos de composição de eletrólitos de vidro.