在航天领域，电子设备面临着宇宙射线和高能粒子的严峻挑战。这些看不见的“攻击者”会逐渐侵蚀卫星上的精密电路，导致数据损坏、元件失效，甚至缩短航天器的使用寿命。传统解决方案是为电子设备添加厚重的屏蔽层，但这会增加发射成本，并限制有效载荷的携带能力。
复旦大学的研究团队提出了一种创新方案：用仅一个原子层厚的材料制造电子设备。这种材料几乎不受辐射影响，理论上能大幅延长设备在太空中的使用寿命。研究团队选择了二硫化钼，这种化合物可以制成约0.7纳米厚的薄膜，其原子级厚度使得高能粒子穿过时难以造成损伤。
为了验证这一想法，研究团队首先在4英寸晶圆上生长出均匀的单层二硫化钼薄膜，并以此制造了晶体管——电子电路的基本单元。这些晶体管被组装成一个功能完整的射频通信系统，工作频率在12至18吉赫兹之间，同时具备发射和接收信号的能力，与真实卫星中的通信系统无异。
在实验室中，研究人员用强伽马射线轰击这些设备，模拟太空中的辐射环境。通过透射电子显微镜、能量色散X射线光谱学和拉曼光谱等先进技术，他们仔细观察了材料的原子结构和化学成分。结果显示，原子薄层中没有明显的结构或化学退化迹象，电性能也几乎与辐照前一致，表现出超高的开关比、极小的电流泄漏和低功耗。
随后，研究团队将基于二硫化钼的通信系统发射到约517公里高的近地轨道，进行为期九个月的实地测试。在轨运行期间，该系统保持了极低的误码率（低于10⁻⁸），并成功传输和接收了完整的复旦大学校歌，音质清晰无损。根据在轨数据和太空环境模型，研究人员估计，这种系统在辐射水平更高的地球同步轨道中能够持续运行271年之久。
这一突破为航天器设计带来了新的可能性。如果未来任务验证了这些结果，卫星可能不再需要笨重的屏蔽层，转而使用本质上抗辐射的电路。这将减轻设备重量、降低发射成本，并为科学仪器或通信设备腾出更多空间。更耐用的电子设备还能延长卫星、深空探测器和高等轨道通信平台的工作寿命。
然而，挑战依然存在。目前的系统仅展示了射频通信能力，而完整的航天器电子设备还包括处理器、存储系统和电源管理单元等组件。如何扩大生产规模、将二硫化钼与现有技术集成，并在更长时间的任务中证明其可靠性，将是下一步的关键。
