二维材料的研究将改变未来太空任务

 

图片来源：Lannon Harley，ANU

澳大利亚国立大学物理与工程研究院的Tobias Vogl

       澳大利亚国立大学（ANU）的一项新研究发现，许多二维材料不仅能够承受被送入太空的压力，而且还可能在恶劣条件下也能茁壮成长。

它可能影响用于建造从卫星电子设备到太阳能电池等一切产品所用材料的类型，从而使未来的太空任务更容易实现，发射成本也更低。

博士候选人兼首席作者Tobias Vogl对二维材料是否能承受强烈辐射特别感兴趣：

『太空环境显然与我们在地球上所拥有的环境非常不同。因此，我们将各种二维材料暴露在与我们在太空中所期望的辐射水平相当的水平之下。我们发现这些设备中的大多数都能很好地应对。我们研究的是电学和光学性质，基本上没有发现什么不同。』

       在卫星绕地球轨道运行期间，它受到加热，冷却和辐射的影响。虽然已经有大量的工作证明了二维材料在温度波动时的稳健性，但直到现在辐射的影响在很大程度上是未知的。

       澳大利亚国立大学的研究小组对潜在轨道的空间环境进行了一系列模拟。这是用来将二维材料暴露在预期的辐射水平。他们发现，有一种材料在受到强伽马射线照射后实际上得到了改善。

       “在伽马射线照射后材料越来越强 - 它让我想起了绿巨人，”沃格尔先生说。

       “我们谈论的辐射水平高于我们在太空中看到的水平 - 但我们实际上看到材料变得更好或更亮。”沃格尔表示，这种特殊材料可能被用于检测其他恶劣环境中的辐射水平，比如核反应堆附近的环境。

       “这些二维材料的应用将非常广泛，从石墨烯增强的卫星结构(石墨烯的硬度是钢的5倍)到更轻、更高效的太阳能电池，这将有助于实际将实验送入太空。”

       在测试的器件中有原子级薄的晶体管。晶体管是每一个电子电路的关键部件。这项研究还测试了量子光源，可以用来形成沃格尔先生所描述的未来量子互联网的“骨干”。

      “它们可以用于基于卫星的远程量子加密网络。这种量子互联网将成为黑客攻击的证据，这在网络攻击和数据泄露不断发展的时代比以往任何时候都更加重要。”

       “澳大利亚已经是量子技术领域的世界领导者，”资深作者林平高教授说。

       “鉴于最近澳大利亚航天局和澳大利亚国立大学自己的空间研究所的成立，这项工作表明我们还可以在国际上利用量子技术来加强空间仪器的竞争。”

       该研究发表在Nature Communications杂志上。