燃料电池是未来清洁能源体系的重要路径，而高性能离子导体是固体燃料电池（SOFC）等器件高效运行的关键。当前主流的YSZ氧离子导体仅在超过700 ℃时才能达到可观电导率，而过高的操作温度推高成本并加速性能衰减，使得低温高效离子导电成为该领域亟待突破的关键科学难题。研究团队研发了一种新型Aurivillius型氧离子导体薄膜——((Na_0.5Bi_0.5)_n-1Ti_nO_3n)(Bi₂O₂)，在350 ℃低温实现高达0.025 S·cm^-1的优异离子导电率，刷新了该领域的性能纪录。相关成果以Low-temperature oxide-ion conduction in Aurivillius-type ((Na_0.5Bi_0.5)_n-1Ti_nO_3n)(Bi₂O₂) phases为题，发表在Nature Energy期刊。

团队借助亚埃尺度电子叠层衍射成像技术与理论计算，揭示了该材料优异性能的微观机制。研究发现，薄膜中铋氧层（BO层）和钙钛矿层形成长周期有序结构，并在二者界面处形成有效应变耦合相互作用，进而产生周期性层状快离子传输通道。这不仅精确调控了本征氧空位的空间分布，更开创性地构建了独特的双离子协同传导路径，显著提升了氧离子的输运效率。同时，团队基于商业化电极材料成功组装了燃料电池，验证了这一新型氧离子导体与当前SOFC技术的良好兼容性。该研究提出的异质结构设计策略，不仅为氧离子导体领域提供了新思路，还有望拓展至其它量子材料体系的材料设计和性能调控。