问题—— 航天任务快速拓展、星座化与深空探测需求上升的背景下，电子系统的寿命、功耗与可靠性成为制约因素之一。太空中高能粒子与宇宙射线持续轰击，可能引发器件性能退化甚至失效，而在轨设备维修成本高、可达性差，长期任务更面临“不可修、难更换”的现实压力。同时，面向后摩尔时代的计算与存储，如何在更低能耗下实现更快、更稳定的信息读写，也成为芯片领域亟待突破的关键课题。反铁磁材料因潜在的高速、低功耗优势备受关注，但长期存在“难以探测与操控、难以工程化”的瓶颈。 原因—— 传统抗辐射策略多依赖加厚屏蔽、冗余电路等工程加固手段，虽能提升抗辐射能力，却往往带来重量、体积和功耗的显著增长，进而挤压星载平台的电源与载荷资源配置。以传统硅基系统为例，在缺乏特殊防护时，平均在轨寿命有限，难以适配更长周期、更高轨道或更严苛辐射环境的任务需求。这意味着，若仍以“被动加固”为主，系统级成本与能力边界将越来越难以兼顾。 在新型磁性材料方向，低维层状反铁磁材料厚度可至原子尺度、横向尺寸微小，传统表征手段难以在空间分辨率、信噪比与稳定性上同时满足要求，导致关键现象长期缺乏直接、可靠的实验捕捉，也使理论与工程应用之间缺少可验证的桥梁。缺平台、缺数据、缺可重复的测量体系，是反铁磁从“新奇现象”走向“功能器件”的共性障碍。 影响—— 此次《自然》同时在线发表的两项成果，分别从“太空电子学可靠性”与“新型磁性信息操控”两条链路切入，体现为从物理机理到工程验证、从观测能力到器件可控性的系统性推进。 在太空电子学上，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、马顺利副教授团队研制的“青鸟”原子层半导体抗辐射射频通信系统，依托2024年9月发射的“复旦一号（澜湄未来星）”卫星平台完成轨验证，实现了二维电子器件与系统的太空实证。团队从物理机制层面重构对辐射损伤与器件失效的认识路径，将理论推导、地面实验与太空实测闭环贯通，补齐了有关领域长期缺乏的在轨数据支撑。据研究给出的测算，在辐射更强的地球同步轨道条件下，系统预期寿命仍可显著延长，且射频链路功耗相对传统方案明显降低。对航天工程而言，这类“寿命—功耗”同步优化的技术路线，有望降低长期任务的补网与替换频次，释放星载电源与热控预算，为高轨通信、深空探测以及长周期科学载荷提供更稳定的电子底座。 在磁性材料上，复旦大学物理学研究团队报道了一类特殊低维反铁磁体系外磁场作用下呈现出类似铁磁体的确定性双稳态整体切换，并通过自主开发的多模态磁光显微技术捕捉到关键过程，同时完善经典磁学理论框架解释其物理机制。这个结果的意义在于：反铁磁材料若能实现“可读、可写、可控”的稳定状态切换，就有机会从基础研究走向信息器件层面的功能应用，为低功耗、高速运算与存储提供新的材料与架构选项。更重要的是，团队建设的无液氦多模态磁光显微系统，为原子级厚度、微米级尺寸材料的实验研究提供了可持续的平台能力，有助于推动国际上长期受制于实验条件的研究方向加速迭代。 对策—— 从两项成果的技术路径看，突破不止于单点性能提升，而在于构建“可验证、可复制、可扩展”的研发体系：其一，在航天电子方向，以机理为牵引，将材料与器件优势落到系统级，并通过真实在轨环境完成验证，用实测数据回答“能否长期可靠工作”的核心问题；其二，在新型磁性材料方向，先解决“看得见、测得准”的平台瓶颈，再以高分辨、多模态手段锁定可控行为，进而反哺理论并指向器件化条件。 面向后续推进，业内普遍需要在三上持续发力：一是从单一功能器件走向系统集成与工程标准化，形成可量产、可验证的设计与测试流程；二是围绕关键应用场景建立联合验证机制，例如高轨、深空、极端辐射或极端温度等典型工况下的长期可靠性评估；三是加强跨学科协同，将材料、器件、系统、载荷平台与应用需求在研发早期就进行耦合设计，减少“实验室性能”向“工程能力”转换过程中的损耗。 前景—— 从发展趋势看，航天任务正在向更远距离、更长周期、更高算力需求演进，低功耗、长寿命、强抗辐射的电子系统将成为基础能力之一。基于原子层半导体的太空电子学路线若持续成熟，有望更拓展到星载算力平台，实现更强的在轨实时信息处理能力，并在地面极端环境延伸应用，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，形成“航天牵引、天地协同”的技术外溢效应。 在新型磁性器件方向，反铁磁材料若能实现稳定的双稳态翻转与可重复读写，意味着信息承载与处理方式有望出现新的低功耗选项。结合先进表征平台与理论框架完善，未来可在器件结构、操控方式、集成工艺等层面持续推进，探索与现有半导体工艺兼容的实现路径，为下一代高能效计算提供材料与物理机制的新支点。
从浩瀚太空到微观量子世界，复旦大学两项研究以问题导向实现交叉创新，既回应了国家重大战略需求，也拓展了人类认知边界。在全球科技竞争背景下，此类原创成果的持续涌现，标志着我国正从技术跟跑向多领域并跑、领跑转变。随着原子层半导体与新型磁学材料的产业化落地，有望重塑航天电子、信息技术的全球发展路径。