复旦大学两项研究成果在《自然》上线，聚焦太空与芯片领域

“青鸟”系统漫游苍穹、低维反铁磁“集体舞蹈”，北京时间2026年1月29日凌晨0点，复旦大学两支科研团队的成果在国际顶尖学术期刊《自然》上线。

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宇宙级的“浪漫”

复旦大学在原子层半导体太空电子学领域获里程碑式突破：寿命更长、功耗更低的抗辐射射频通信系统“青鸟”将《复旦大学校歌》送入太空。

复旦青鸟系统4英寸原子层半导体抗辐射射频通信芯片 本文图片均为复旦大学供图

北京时间2026年1月29日凌晨0时，国际顶尖学术期刊《自然》正式上线复旦大学科研团队的最新研究成果：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“青鸟”原子层半导体抗辐射射频通信系统，并依托2024年9月发射的“复旦一号（澜湄未来星）”卫星平台，在国际上首次实现基于二维电子器件与系统的在轨验证。

太空辐射环境是电子系统长期可靠工作的主要威胁。高能粒子、宇宙射线等易导致器件性能退化甚至失效，而太空中的设备几乎无法维修。当前主流抗辐射技术主要依靠增加屏蔽层或采用冗余加固电路，但这会显著增加系统重量、体积和功耗。比如，传统硅基电子系统在无特殊防护的情况下，平均在轨寿命仅约三年。

复旦大学团队从物理机制层面重新思考这一问题，首次将理论推导、地面实验与太空实证完整串联，完成了从物理机制认识到工程实践验证的全过程。

“青鸟”随“复旦一号”翱翔太空

据理论测算，即便在辐射强度更高的地球同步轨道，“青鸟”的预期寿命仍可达271年，是传统硅基系统的百倍。在功耗方面，其射频链路功耗仅为传统硅基系统的五分之一以下，显著降低了对星载能源的需求。马顺利表示，超长寿命与超低功耗，这两项核心优势使该系统在深空探测、高轨卫星等长周期、能源受限任务中具有独特竞争力。

周鹏强调，这项工作的价值在于“开辟了一个新领域”——原子层半导体太空电子学。它首次证实了此类器件与系统在太空环境中可靠工作的可能性，填补了该领域在轨实证数据的空白。

研究团队介绍，下一步有望发展基于该技术的星载算力平台，实现太空中的实时信息处理，该技术的抗辐射特性也适用于地面极端环境，如核电站监测、核聚变装置内部探测、危险环境救援机器人等领域，在脑机接口、柔性电子等前沿方向同样备受关注。

该项研究由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主导，现代物理研究所提供了重要的载荷设计支持。研究工作获得了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委等多个项目的资助。

低维反铁磁的“集体舞蹈”

同日，《自然》在线发表了复旦大学物理学研究团队题为《斯通纳-沃尔法思反铁磁体的铁磁型双稳态翻转》（“Ferromagnet-like binary switching of a Stoner–Wohlfarth antiferromagnet”）的研究成果。

此项研究报道了一类特殊的低维反铁磁体系能够在外磁场下像铁磁体一样展现出确定性的双稳态整体切换。团队成员利用自主开发的多模态磁光显微技术成功捕捉到这一现象，并完善经典的磁学理论框架用以描述其背后的物理机制。该工作揭示了低维层间反铁磁体磁化翻转的关键因素与独特效应，推动反铁磁材料研究迈出从“有趣而无用”到“可读可写”的关键一步，为开发新一代低功耗、高速运算芯片提供了新路径。

如何探测二维层间反铁磁性，也面临诸多技术瓶颈与实验挑战。传统实验方法难以适用于表征仅原子级厚度、微米级横向尺寸的层状反铁磁材料，国际上也长期缺乏有效的实验研究平台。对此，复旦大学物理学系教授吴施伟领衔的实验团队基于多年的技术积淀，设计并成功研制了具有自主知识产权的无液氦多模态磁光显微系统。

同为层间反铁磁体，为何存在两种截然不同的磁翻转行为？这个问题的答案，需要深入到磁性的微观相互作用中去寻找。由复旦大学理论物理与信息科学交叉中心教授袁喆领衔的理论团队，为该工作的实验现象提供了坚实而优美的理论框架。

团队提出了“层共享效应”，博士生王占山解释，其如同“多米诺骨牌”现象，随后材料中极强的层内交换作用驱动着后续的横向畴壁传播，最终触发偶数层区域的集体翻转。

低维反铁磁的“集体舞蹈”：二维层间反铁磁体的“层共享效应”

该工作中基于光学二次谐波的非线性磁光显微表征技术，在深入探索低维磁性的奇异物性与新颖现象上表现出巨大价值与潜力，为未来低维磁性材料集成到自旋电子学以及光电子领域中开辟了新的途径。

吴施伟、袁喆为该工作的共同通讯作者。复旦大学博士生王占山、相怡宁为该工作的共同第一作者。复旦大学刘韡韬教授、孙泽元助理教授等共同参与研究讨论，余伟超青年研究员共同参与理论计算。上海科技大学米启兮教授和柳仲楷教授课题组为该工作提供了高质量CrSBr晶体。中国人民大学雷和畅教授课题组为该工作提供了高质量CrI3晶体。复旦大学张远波教授和阮威青年研究员课题组为该工作提供了高质量MnBi2Te4样品。该研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金、上海市科委和上海市教委等的支持。

澎湃新闻记者 韩晓蓉