在人类探索宇宙的征程中，太空辐射始终是电子设备面临的最大挑战之一。高能粒子和宇宙射线无处不在，它们会逐渐侵蚀航天器上的电子元件，导致性能退化甚至完全失效。由于太空环境特殊，失效的设备几乎无法维修，这给深空探测和卫星通信带来了巨大阻碍。传统抗辐射方案主要依赖增加屏蔽层或采用冗余电路设计，但这些方法会显著增加设备体积、重量和功耗，在航天领域，每增加一公斤载荷都意味着发射成本的大幅上升。
复旦大学周鹏、马顺利团队另辟蹊径，提出了一种全新的抗辐射思路：利用材料本身的特性来抵御辐射损伤。经过理论推导和实验验证，团队发现当半导体材料厚度降至单原子层级时，高能粒子会像穿过透明玻璃一样直接穿透，几乎不会在材料内部积累损伤。这一发现颠覆了传统抗辐射设计理念，为开发新型太空电子设备开辟了新路径。团队负责人周鹏教授形象地比喻道："这就好比'他强由他强，清风拂山岗'，辐射粒子再强大，也奈何不了如此薄的材料。"
基于这一原理，研究团队选用二硫化钼这种二维材料，设计并制造出了原子层厚度的抗辐射射频通信系统，命名为"青鸟"。该系统实现了4英寸晶圆级流片生产，具备完整的星载通信功能。2024年9月24日，"青鸟"系统搭载"复旦一号"卫星升空，在距地球约517公里的低地球轨道开始了在轨验证。为测试系统性能，团队将复旦大学校歌的原始手稿照片存入存储器，通过卫星完成了校歌信号的太空星内通信传输。地面站接收并解码后，信号复原准确无误，证明了系统在太空环境中的可靠性。
经过9个月的连续运行，"青鸟"系统展现出惊人的稳定性，数据传输误码率始终低于10-8量级。更令人振奋的是，理论计算显示，即使在辐射强度更高的地球同步轨道，该系统的预期寿命可达271年，是传统硅基系统的100倍，而功耗却降低至五分之一以下。这种超长寿命和超低功耗的特性，使其成为深空探测、高轨卫星和星际通信等任务的理想选择。传统太空通信系统需要数公斤重的保护层，而"青鸟"系统仅需一枚"裸奔"的原子层芯片即可实现同等功能，大大减轻了航天器载荷负担。
这项突破性成果的背后，是团队长达四五年的持续攻关。作为新兴领域，原子层半导体缺乏成熟的设计工具和制造工艺，研究团队不得不从零开始，自主开发全套技术。从材料生长、晶体管制造到芯片设计、系统集成，再到最终的太空验证，团队完成了全链条技术突破，成为国内首个实现原子层半导体太空应用全栈自研的团队。这项研究不仅填补了二维电子器件空间在轨验证的空白，更为"原子层半导体太空电子学"这一新领域奠定了基础。
二维材料因其独特的物理特性，被视为下一代电子技术的关键方向，但如何将其从实验室推向实际应用一直是难题。"青鸟"系统的成功，为二维材料在航天领域的高价值应用提供了重要示范。研究团队正在探索将该技术扩展到核聚变探测等更广泛的领域，原子层半导体的抗辐射特性使其有望成为监测核反应堆核心区的理想"电子眼"。这项研究不仅推动了太空电子技术的发展，也为二维材料工程化应用开辟了新道路。
