在這個後工業化時代，電力已成為我們社會的不可缺少的重要元素。但是，由於化石燃料的有限性和對環境產生的有害影響，使用化石燃料發電已經明確不是最佳選擇。在過去的二十年中，為開發可再生能源的技術做出了巨大的努力。在這種背景下，固體氧化物燃料電池（SOFC）作為一種可以產生電能的清潔、高效的替代品而興起。但是，SOFC的主要缺點是操作溫度高，限制了它們的廣泛使用。
先前的各種研究都試圖通過使用螢石型氧化物（如CeO2 -δ）提高高溫下的電導率來克服這一缺點。通常，這些螢石氧化物可以多孔形式獲得，它們的導電機理取決於水分子的表面吸附，這是原子或分子粘附於表面的過程。
東京理科大學的一組科學家，由Tohru Higuchi博士領導，使這項研究向前邁進了一步。在發表於《Nanoscale Research Letters》上的新研究中，研究人員探索了「摻雜」的作用，這是添加雜質以改變其電導率的過程，這些氧化物是SOFC的非常好的候選物。研究人員用一種稱為釤（Sm）的金屬「摻雜」了氧化物。然後，他們將這種摻雜氧化物的薄膜沿特定方向沉積在氧化鋁（Al 2 O 3）基地上以增強導電性。Higuchi博士認為：「在考慮實際設備時，薄膜形式比多孔或納米晶體形式更合適。」
然後，研究小組對新型薄膜的晶體質量和電子結構進行了表徵。他們還比較了這種新型薄膜和工業上常用的厚陶瓷氧化物之間的電導率差異。研究結果表明，與薄膜樣品相比，陶瓷樣品在結晶度和質子傳導性方面表現都要差一些。
而且，由於螢石型氧化物中的「質子傳導」，薄膜的「電阻率」（或電流流動阻力）會隨著溼度的增加而降低，正如Grotthuss 機理所解釋的那樣。水分子由兩個氧原子和一個氫原子組成。水分子之間具有鍵，稱為「氫鍵」。Grotthuss機理使水分子分裂成增加電導率的離子，因此它們從一個氫鍵移動到另一個氫鍵。發現該新型膜在低於100℃的低溫區域顯示表面質子傳導。
這種新穎的薄膜在室溫下具有高導電性，因此肯定會在未來有多種應用。就SOFC而言，Higuchi博士總結說：「我們對電解質膜的研究提出了一些重大發現，可以幫助降低SOFC的工作溫度，並且可能是在SOFC中使用螢石型氧化物製造更實用設備的替代系統，並且開拓未來的核能和火力發電新途徑。」
論文標題為《Surface Proton Conduction of Sm-Doped CeO2-δ Thin Film Preferentially Grown on Al2O3 (0001)》。