在太空探索領域，電子器件的抗輻射能力始終是制約技術發展的關鍵難題。復旦大學周鵬、馬順利團隊近日取得重大突破，其研發的“青鳥”原子層半導體抗輻射射頻通信系統，依托“復旦一號”衛星完成國際首次在軌驗證，為太空電子系統開辟了全新路徑。
傳統抗輻射方案依賴增加屏蔽層或冗余電路設計，但這類方法導致航天器重量激增、功耗攀升。以衛星通信系統為例，過去需數公斤保護層才能抵御宇宙輻射，而復旦團隊通過逆向思維，將目光投向材料本身的特性。研究發現，當半導體材料厚度縮減至單原子層級時，高能粒子會如穿過透明介質般直接穿透，幾乎不造成累積損傷。這一發現顛覆了傳統防護理念，為解決太空輻射難題提供了全新思路。
基于二硫化鉬單層原子結構，團隊研制出4英寸晶圓級抗輻射射頻芯片，并構建完整的“青鳥”通信系統。2024年9月，該系統隨“復旦一號”衛星升空，在距地球517公里的低軌道開展長期測試。實驗中，團隊將復旦大學校歌原始手稿數據存入芯片存儲器，通過星內通信傳輸后由地面站解碼，最終實現信號零誤差復現。經過9個月在軌運行，系統數據傳輸誤碼率低于十億分之一，在輻射強度更高的地球同步軌道理論壽命可達271年，較傳統硅基系統提升兩個數量級，同時功耗降至原有五分之一。
這項突破源于團隊對全技術鏈條的掌控。面對原子層半導體領域設計工具缺失的現狀，研究人員自主開發了從材料生長、晶體管制造到系統集成的全套技術體系。項目負責人指出，科研創新不應局限于漸進式改進，而要開辟具有全球影響力的新方向。通過解析粒子與原子層材料的相互作用機制，團隊不僅填補了二維電子器件空間驗證的空白，更可能催生“原子層半導體太空電子學”這一新興領域。
該技術的工程價值已引發多領域關注。在深空探測場景中，超長壽命與低功耗特性可顯著降低任務成本；核聚變研究領域則看中其抗輻射能力，計劃將其作為探測反應堆核心區的關鍵電子元件。隨著二維材料從實驗室走向實際應用，這場由單原子厚度引發的技術革命，正在重塑人類探索宇宙的技術邊界。
