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引言：當超薄材料遇見星辰大海
在浩瀚宇宙中，衛星如同人類的“太空之眼”，承擔著通訊、導航、科學探測等重任。然而，想讓衛星在極端宇宙環境中“活”得更久、效能更穩，核心電子器件必須扛得住輻射、耐得了振動衝擊，還能在微重力等極端條件下“淡定”工作。傳統矽基半導體已逐漸逼近效能極限，而一種厚度僅原子級別的“黑科技”材料——二維過渡金屬硫族化合物（TMDCs），正以獨特的效能闖入科學家視野。
近日，清華大學材料學院呂瑞濤教授團隊聯合中國航天科技創新研究院賈怡研究員，在權威期刊《國家科學評論》（National Science Review）發表重要成果。二維半導體材料與器件搭載於我國首顆可重複使用返回式衛星“實踐十九號”，在太空環境中完成了一場為期14天的在軌驗證，揭示了二維材料在宇宙環境中的優異適應性，為下一代太空材料技術奠定基礎。
“實踐十九號”衛星發射與回收 （來源：央視新聞）
太空實驗：一場材料科學的“星際穿越”
光學效能“穩如泰山”
透過拉曼光譜和光致發光光譜（PL）測試表明，經歷太空旅行的二硒化鎢（WSe2）、二硫化鎢（WS2）及鈮（Nb）摻雜WSe2等材料，其成分結構和光學效能未見明顯衰退。例如，WSe2的特徵拉曼峰（250.3 cm-1和260.3 cm-1）和光致發光峰都變化甚微。
電子器件“逆境求生”
“亮眼表現”：從實驗室到太空環境的跨越
實驗結果表明，二維過渡金屬硫族化合物（TMDCs）材料在太空環境中表現卓越，具備三大核心優勢：
（1）超強穩定性：歷經衛星發射/回收過程的高振動以及在軌飛行過程中空間極端環境的強輻射等多重考驗，材料的光學和電學效能依然保持穩定；
（2）廣泛適應性：無論是單晶還是摻雜體系，TMDCs材料都能輕鬆應對複雜環境，展現出很強的太空環境適應性；
結語：硬核實驗背後的“中國航天黑科技”
該研究在國際上首次報道了二維半導體材料與器件在軌適應性的實測結果，具有重要的開創性意義。此次實驗的成功，離不開我國航天技術的強力支援。“實踐十九號”作為中國首顆可重複使用返回式衛星，不僅能夠實現太空在軌實驗，還能成功回收載荷，並可多次重複使用，堪稱新一代“太空實驗室”，將極大推動空間新技術和新材料的研發，助力空間科學領域的研究。
該項成果發表於《國家科學評論》（National Science Review, NSR），清華大學材料學院2020級博士生俞凌梟、2024級博士生孫湜然、中國航天科技創新研究院賈怡研究員和清華大學深圳國際研究生院康飛宇教授為論文共同作者，清華大學材料學院呂瑞濤教授為通訊作者。
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