在最新一期的顶刊Nature上,国内机构可谓是大“丰收”,单日发文创历史新高(也跟当期总发文量激增有关),下面本文先来了解一下同日连发两项研究成果的复旦大学。
1月28日,复旦大学周鹏和马顺利合作,作为共同通讯作者在Nature上报道了面向星载通信的抗辐射原子层尺度射频通信系统。用于通信的集成电路因体积小、重量轻,在外太空探索中发挥着关键作用。然而,空间高能粒子的严重辐射效应使得实现耐辐射电子电路仍是一大挑战。在此,该研究报告了对星载器件空间辐射效应的观测,发现原子级超薄材料理论上累积的辐射损伤极小。
基于此,研究采用4英寸晶圆级单层二维MoS₂工艺,实现了以原子层晶体管为核心的抗辐射射频(RF,12–18GHz)系统,集成发射机与接收机,用于星载通信。在轨实验中(“复旦一号”卫星平台),该二维通信系统被成功发射至约517公里的低地球轨道。值得注意的是,系统在轨运行9个月后,传输数据的误码率(BER)仍低于10⁻⁸,显示出优异的耐辐射性和长期稳定性。即使在辐射环境更恶劣的地球同步轨道,该二维通信系统的预期寿命也约为271年。
总之,该研究首次实现了二维电子器件与系统的在轨验证,展示了二维电子器件在空间应用中的独特前景。据了解,该研究于2025年3月投稿,2025年12月被正式接受,如今正式发表。
该研究唯一完成单位为复旦大学,朱立远为文章第一作者,马顺利和周鹏为文章共同通讯作者。这里再专门提一下我们去年多次报道的周鹏,去年他以最后通讯作者的身份共发表了3篇Nature和1篇Science,实现了Nature的“帽子戏法”。除了有4篇NS正刊外,周鹏团队与合作者还在电子学顶级期刊《Nature Electronics》上发表了3篇研究论文。进入2026年,周鹏团队势头不减,仅在1月份,他就以(共同)通讯作者的身份发表了1篇Nature和2篇Nature Materials。
在同期的Nature上,复旦大学吴施伟和袁喆合作,作为共同通讯作者报道了斯托纳-沃尔法特反铁磁体的类铁磁双稳态切换。斯托纳–沃尔法斯反铁磁体(Stoner–Wohlfarth antiferromagnet, AFM)是经典斯托纳–沃尔法斯模型在反铁磁体系中的延伸;原模型用于描述铁磁纳米颗粒的磁化翻转,而此处指奈尔矢量可在外磁场作用下实现相干翻转的单畴反铁磁体。这类AFM既保留了反铁磁的本征优势,又具备可控的奈尔矢量与完美的开关比,因而被视为超高密度磁存储与高吞吐计算系统的理想构建单元。然而,体相AFM由于奈尔矢量难以翻转且不可避免地形成多畴结构,通常并不属于斯托纳–沃尔法斯AFM。
该研究发现,二维范德华(vdW)A型反铁磁体CrPS₄因反铁磁交换作用远强于磁各向异性且vdW界面质量高,展现出理想的斯托纳–沃尔法斯AFM特征:其反铁磁序随外磁场呈现类铁磁的二元式开关,而非其他二维A型 AFM 中常见的逐层翻转。进一步,研究提取了多种vdW A型AFM的特征交换长度,并提出了判别斯托纳–沃尔法斯AFM的普适判据。
总之,该研究发现了一类斯托纳–沃尔法斯反铁磁体,通过自主开发的技术揭示了其独特的层间锁定型的整体切换行为;并为理解层状反铁磁体的磁化翻转机制建立了通用框架,并推动了二维AFM在先进自旋电子器件中的实际应用。据了解,该研究于2025年4月投稿,2025年12月被正式接受,如今正式发表。
该研究第一完成单位为复旦大学,共同第一作者为复旦大学王占山和相怡宁,吴施伟和袁喆为文章共同通讯作者。文章最后通讯作者的吴施伟,本科毕业于复旦大学,博士毕业于美国加州大学尔湾分校;此后他在劳伦斯伯克利国家实验室进行博士后研究。2011年他回国加入母校复旦大学至今,目前为该校物理系谢希德特聘教授,微纳光子结构教育部重点实验室主任。他的研究方向为低维量子体系的光物理,致力于发展自主创新的实验研究方法,以探索时间、空间分辨极限下的光物理现象与机制。