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Incorporation mechanisms of niobium into lithium borate glasses: Insights from solid state nuclear magnetic resonance and Raman spectroscopy

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Autor(es):
Pena, Rafaella Bartz ; Bradtmuller, Henrik ; Ensuncho, Laureano ; De Oliveira Jr, Marcos ; Eckert, Hellmut
Número total de Autores: 5
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Journal of Non-Crystalline Solids; v. 674, p. 13-pg., 2026-02-01.
Resumo

The scientific and technological interest in niobium-bearing materials has significantly increased in recent years. Still, reports on the structural details about the short- and medium-range order of the intermediate oxide Nb2O5 in glasses are quite scarce. In this work, the structural mechanisms underlying the incorporation of niobium oxide into lithium metaborate glass spanning concentrations up to similar to 25 mol % are investigated through standard and advanced solid-state nuclear magnetic resonance and Raman spectroscopies. The commonly encountered NbO6 distorted octahedral coordination occurs across the entire range of concentrations. With increasing niobia content, systematic changes in the speciation of the three-coordinated boron units are observed, revealing a progressive increase in the concentration of BO2/2O- groups. Furthermore, heteronuclear dipolar Li-7-Nb-93, and unprecedented B-11(III)-Nb-93 and B-11(IV)-Nb-93 recoupling experiments reveal an increase in all of the dipolar interaction strengths, reflecting the formation of B-O-Nb connectivities with increasing Nb2O5 content.. Above 10 mol % Nb2O5, the Raman spectra suggest the onset of niobium-oxide clustering. Altogether, these results suggest that niobium acts as a network former in alkali borate glasses, which is in consonance with the structural role reported for Nb2O5 in alkali silicate and phosphate glasses. (AU)

Processo FAPESP: 19/26399-3 - Elucidação de rearranjos estruturais durante o processo de relaxação e cristalização de materiais vítreos
Beneficiário:Henrik Bradtmüller
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 22/01937-5 - Incorporação do nióbio em vidros fotônicos: novas relações estruturais/funções descobertas por técnicas avançadas de ressonância magnética
Beneficiário:Laureano Javier Ensuncho Hernández
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
Processo FAPESP: 19/12885-3 - EMU concedido no processo 2013/07793-6: espectrômetro de ressonância magnética nuclear em estado sólido
Beneficiário:José Fabián Schneider
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
Processo FAPESP: 23/17069-5 - Papel Estrutural dos Óxidos de Metais de Transição em Vidros de Borato e Fosfato Estudado por Técnicas de Ressonância Magnética Dipolar de Núcleos Quadrupolares
Beneficiário:Rafaella Bartz Pena
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros
Beneficiário:Edgar Dutra Zanotto
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs