在浩瀚宇宙中，電子設備面臨強輻射、極端溫差等嚴苛考驗，傳統抗輻射方案依賴厚重屏蔽層或復雜電路加固，雖能提升可靠性，卻導致設備體積龐大、能耗高昂，難以滿足未來航天任務對輕量化和低功耗的迫切需求。這一矛盾促使科研人員探索全新路徑——從材料本質入手，尋找天然抗輻射的解決方案。

集成芯片與系統全國重點實驗室的周鵬-馬順利團隊，將目光投向極薄的二維材料。通過重新推導輻射粒子在半導體中的作用機制，團隊發現材料厚度與輻射損傷呈正相關：傳統材料如厚木板，粒子撞擊后易留下不可逆損傷；而原子層半導體薄如蟬翼，粒子可穿透而不造成破壞，形成獨特的“空間輻射免疫”效應。這一發現為構建輕量化、低功耗的空間通信系統提供了理論支撐。

從實驗室理論到工程應用，團隊歷經四年攻關。二維材料的設計與制造尚處早期階段，缺乏成熟工具鏈和驗證經驗。團隊需自主研發材料生長、晶體管制備、電路功能構建等全流程技術，甚至開發面向二維器件的專用設計工具。2024年9月24日，“復旦一號（瀾湄未來星）”衛星發射升空，搭載的“青鳥”原子層半導體抗輻射射頻通信系統完成首次在軌驗證。這一系統以復旦大學校歌手稿照片為測試載體，成功實現星地通信鏈路建立與數據完整回傳，標志著二維材料在航天工程中的關鍵突破。

在軌數據顯示，“青鳥”系統運行穩定，數據傳輸誤碼率低于10??，理論壽命超過271年（基于地球同步軌道年均輻射劑量推算），功耗僅為傳統硅基系統的五分之一。團隊負責人表示，這一成果不僅降低衛星能源消耗，更減少因設備失效需頻繁補網發射的需求，為資源緊張的太空環境提供高效解決方案。例如，在地球同步軌道高輻射背景下，傳統系統可能因輻射損傷快速失效，而“青鳥”系統憑借材料優勢可長期穩定運行。

目前，團隊已實現4英寸晶圓制備工藝與現有硅基半導體生產線的兼容投產，全鏈條技術具備產業化潛力。下一步計劃將射頻通信系統轉化為產品，并向企業開放器件設計平臺與材料制備工藝，推動技術落地應用。研究團隊正探索將原子層半導體應用于太空計算系統，聚焦圖像處理、數據壓縮等低功耗邊緣計算任務，為“算力上天”提供可能。

上海在二維電子系統領域具備獨特優勢：高校在材料、器件、集成系統研究方面基礎雄厚，本地產業生態與衛星平臺支撐能力成熟，形成從材料到系統的完整閉環。隨著“青鳥”系統從實驗室走向太空，二維材料的應用場景正從衛星通信向太空算力延伸，為深空探測、高軌衛星、星際通信等領域注入新動能。

相關研究成果發表于《自然》期刊，論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-10027-9