原理图。受访者供图

    “复旦复旦旦复旦，巍巍学府文章焕……”复旦大学在原子层半导体太空电子学领域获里程碑式突破。北京时间2026年1月29日凌晨0点，相关成果以《面向星载通信的原子层级抗辐射射频系统》为题发表于《自然》（Nature）主刊。这项研究，聚焦一个长期困扰航天电子领域的问题——如何让电子器件在强辐射环境中长期稳定工作。为了验证这项技术从实验室走向航天应用的可行性，团队将“复旦大学校歌”手稿照片存入存储器，完成了太空星内通信传输。解码结果显示：信号复原准确无误。

    青年报记者 刘昕璐

    硬核原理：

    让辐射“穿体而过”

    高性能通信系统始终是太空任务的“关键纽带”。然而在太空中，高能粒子和宇宙射线始终存在，极易引发电子器件性能退化甚至灾难性故障，严重威胁航天器在轨寿命。而航天器电子系统一旦在太空中出现问题，几乎无法维修，更换成本也十分高昂。

    目前，主流的抗辐射方案是，增加屏蔽层或采用冗余加固电路。虽能提升可靠性，却也带来了体积增大、重量上升、功耗攀升等代价，也与未来航天系统“轻量化、智能化、低成本”的发展趋势背道而驰。

    因此，发展兼具小尺寸、超低功耗与本征抗辐射能力的新一代半导体器件与系统，成为突破空间电子技术瓶颈的关键。

    复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室、集成电路与微纳电子创新学院周鹏—马顺利团队另辟蹊径。他们从金庸《倚天屠龙记》“他强任他强，清风拂山岗”的武学心法中获得灵感：不再“硬抗辐射”，而是让粒子尽量不在材料内部停留。

    基于对粒子辐射效应的理论推导，团队发现原子层级薄的材料，在理论上更不容易积累辐射损伤。“原子层级二维材料具备天然的抗辐射优势，使其有望成为构建下一代空间电子系统的理想候选。”这一灵感的落地，便是“青鸟”原子层半导体抗辐射通信系统。

    “青鸟”系统上天验证

    校歌信号成功回传

    如何验证从实验室走向航天应用的可行性？团队半开玩笑地说，幸运地“蹭”到了一个千载难逢的机遇。

    烈焰升腾、海洋震颤。2024年9月24日“复旦一号”（澜湄未来星）在山东海阳东方航天港发射。研究团队便依托这一卫星平台，在国际上首次实现基于二维电子器件与系统的在轨验证。

    团队还将“复旦大学校歌”的原始手稿照片存入“青鸟”系统的存储器中，完成了以“复旦大学校歌”为信号的太空星内通信传输，经卫星天线发射并返回地面站解码后，信号复原准确无误。

    “青鸟”系统在轨运行9个月后，传输数据的误码率仍低于10-8，展现其优异的抗辐射性和长期稳定性。而即使在辐射环境更为恶劣的地球同步轨道（GEO）上，该二维星载通信系统的理论在轨寿命预计可达271年，较传统硅基系统提升两个数量级。面对太空任务中能源极度受限的现实挑战，系统发射机-接收机链路的功耗不足传统硅基射频系统的五分之一，也可显著降低对星上能源的需求。

    系统的“超长寿命”与“超低功耗”两大核心优势，奠定二维电子系统在深空探测、高轨卫星、星际通信等前沿空间任务中的独特竞争力，这一突破填补了二维电子器件太空在轨验证的空白，也开辟了“原子层半导体太空电子学”的创新领域，将进一步助力我国空间电子器件跨越式发展，为人类探索浩瀚宇宙征途迈出重要一步。

    团队介绍，未来，基于原子层半导体的抗辐射电子技术或将引领二维电子学实现产业化跃迁，在支撑下一代卫星互联网、深空探测乃至地外基地建设的同时，持续吸引全球学术界与产业界的深度布局，加速二维材料走向“工程现实”，有望为我国空间电子器件带来跨越式发展。