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　　稀土摻雜玻璃材料的光學與熱力學穩定性，依賴稀土離子的局部配位環境和空間分布。以往研究采用光譜分析、拉曼、中子散射等手段來探討稀土離子在玻璃網絡中的配位狀態，但這些手段難以精準分辨并定量解析稀土離子的多種局域構型。同時，順次性稀土離子難以通過固態核磁共振進行有效探測，限制了對稀土離子與玻璃網絡連接機制及其結構演化規律的理解。這些局限使得稀土離子的局部有序性和網絡修飾機制缺乏系統研究。

　　研究選取無順磁性且具優異固態核磁共振響應特征的Sc3+為模型離子，以模擬小半徑重稀土離子在磷酸鹽玻璃中的結構行為。研究進一步通過多維固態核磁共振技術，解析Sc2O3-xKPO3玻璃中31P、45Sc與39K的局域結構，揭示了Sc3+的配位特性與聚集規律。結果表明，Sc3+在玻璃網絡中完全呈現六配位態，并以共頂形式連接六個磷氧四面體[PO4]。研究確認了結構單元，并對鑒定出的9種單元進行定量分析。基于電荷、鍵數與空間分布概率的計算發現，Sc3+在5.5 Å范圍內存在聚集傾向。同時，研究據此構建其原子尺度的聚集模型。這一原子尺度模型揭示了稀土離子聚集的微觀機理，為理解和調控磷酸鹽玻璃的光學與熱學性能奠定了基礎，并有望指導材料設計以規避相分離風險。

　　相關研究成果發表在Journal of Non-Crystalline Solids上。研究工作得到到中國科學院戰略性先導科技專項的支持。

1Sc2O3-7.5KPO3玻璃中單元在Sc3+離子周圍的空間分布示意圖