近日，国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）同日上线两项来自复旦大学的重磅科研成果。两支科研团队分别在“原子层半导体太空电子学”与“低维反铁磁体系磁翻转机制”领域取得突破性进展，不仅为深空探测提供了超长寿命的通信方案，也为下一代高可靠、低功耗芯片研发开辟了新路径。

“青鸟”入云：二维半导体芯片在轨实证寿命延长百倍

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教授、马顺利副教授团队，成功研制出“青鸟”原子层半导体抗辐射射频通信系统。该成果标志着国际上首次实现基于二维电子器件与系统的在轨验证。

针对太空高能粒子辐射导致传统硅基电子系统平均在轨寿命仅约三年的痛点，“青鸟”系统展现出惊人的稳定性。据理论测算，在辐射强度极高的地球同步轨道，“青鸟”的预期寿命可达271年，是传统系统的百倍之多。同时，其射频链路功耗仅为硅基系统的五分之一，极大缓解了卫星能源受限的难题。

2024年9月，该系统随“复旦一号（澜湄未来星）”卫星发射入轨，并成功在太空中回传了《复旦大学校歌》信息。周鹏教授表示，这一突破开辟了“原子层半导体太空电子学”这一新领域，其抗辐射特性未来不仅可用于深空探测，在核电站监测、医疗脑机接口等极端或高精密环境也具有广阔应用前景。

复旦青鸟系统4英寸原子层半导体抗辐射射频通信芯片

反铁磁“起舞”：推动新型存储芯片向“可读可写”跨越

同日发表的另一项成果来自复旦大学物理学系。吴施伟教授领衔的实验团队与袁喆教授领衔的理论团队深度合作，在《自然》发表了关于低维反铁磁体系的重要发现。

长期以来，反铁磁材料因具有高速、低功耗等优良特性而备受学界关注，但由于其宏观磁矩为零，如何实现确定性的双稳态切换（即“数据写入”）一直是困扰业界的难题，被戏称为“有趣而无用”。

复旦团队利用自主研发的多模态磁光显微系统，首次在低维反铁磁体系中观察到了类似铁磁体的双稳态整体翻转现象。理论研究进一步揭示了其中的“层共享效应”——如同多米诺骨牌般的协同机制，触发了材料内部的集体翻转。

这一发现推动反铁磁材料向实际应用迈出了关键一步，使其真正具备了“可读可写”的属性。这将为研发新一代存算一体芯片、高速运算系统提供全新的物理底座，有望大幅提升未来芯片的能效比。

低维反铁磁的“集体舞蹈”：二维层间反铁磁体的“层共享效应”

上海科创浓度持续提升

记者注意到，复旦大学同一天在《自然》杂志连发两篇高质量论文，涵盖了从基础物理发现到工程技术实证的全链条创新。这不仅展示了复旦大学在集成电路与前沿物理领域的深厚底蕴，更体现了上海作为科技创新中心，在推动“0到1”原始创新及“1到10”成果转化方面的强劲动能。

这两项成果的诞生，离不开国家自然科学基金委及上海市科委等部门的长期资助。随着“复旦一号”等科研平台的常态化运行，更多来自中国的硬核技术正从实验室走入星辰大海。

文/广州日报新花城记者：贺涵甫

图/复旦大学供图

广州日报新花城编辑：李光曼