En ny studie från The Australian National University (ANU) har funnit att ett antal 2D-material inte bara tål att skickas ut i rymden, men potentiellt frodas i de svåra förhållandena.

Det kan påverka vilken typ av material som används för att bygga allt från satellitelektronik till solceller och batterier – vilket gör framtida rymduppdrag mer tillgängliga, och billigare att lansera.

Ph.D. kandidaten och huvudförfattaren Tobias Vogl var särskilt intresserad av huruvida 2D-materialen kunde motstå intensiv strålning.

"Rymdmiljön är uppenbarligen väldigt annorlunda än vad vi har här på jorden. Så vi exponerade en mängd olika 2D-material för strålningsnivåer som är jämförbara med vad vi förväntar oss i rymden, sa herr Vogl.

"Vi fann att de flesta av dessa enheter klarade sig riktigt bra. Vi tittade på elektriska och optiska egenskaper och såg i princip inte någon större skillnad alls."

Under en satellits bana runt jorden, det är föremål för uppvärmning, kyl, och strålning. Även om det har gjorts mycket arbete för att demonstrera robustheten hos 2D-material när det kommer till temperaturfluktuationer, effekten av strålning har i stort sett varit okänd – fram till nu.

ANU-teamet genomförde ett antal simuleringar för att modellera rymdmiljöer för potentiella omloppsbanor. Detta användes för att exponera 2D-material för de förväntade strålningsnivåerna. De fann att ett material faktiskt förbättrades när det utsätts för intensiv gammastrålning.

"Ett material som blir starkare efter bestrålning med gammastrålar - det påminner mig om hulken, sa herr Vogl.

"Vi pratar om strålningsnivåer över vad vi skulle se i rymden - men vi såg faktiskt materialet bli bättre, eller ljusare."

Herr Vogl säger att detta specifika material potentiellt kan användas för att upptäcka strålningsnivåer i andra tuffa miljöer, som nära kärnreaktorplatser.

"Applikationerna för dessa 2D-material kommer att vara ganska mångsidiga, från satellitstrukturer förstärkta med grafen – som är fem gånger styvare än stål – till lättare och effektivare solceller, vilket kommer att hjälpa när det gäller att faktiskt få experimentet ut i rymden."

Bland de testade enheterna fanns atomärt tunna transistorer. Transistorer är en avgörande komponent för varje elektronisk krets. Studien testade också kvantljuskällor, som skulle kunna användas för att bilda vad Vogl beskriver som "ryggraden" i det framtida kvantinternet.

"De skulle kunna användas för satellitbaserade långväga kvantkryptografinätverk. Detta kvantinternet skulle vara hackningssäkert, vilket är viktigare än någonsin i denna tid av ökande cyberattacker och dataintrång."

"Australien är redan världsledande inom kvantteknologi, ", sa seniorförfattaren professor Ping Koy Lam.

"I ljuset av det nyligen inrättade Australian Space Agency, och ANU:s eget Institute for Space, Detta arbete visar att vi också kan konkurrera internationellt i att använda kvantteknologi för att förbättra rymdinstrumentering."

Forskningen har publicerats i tidskriften Naturkommunikation .