新闻及香港科大故事

香港科技大学化学系颜河教授的研究团队，近日成功研发出三种新的高分子材料以及超过十种高分子富勒烯材料组合，能够实现高达10.8%的光电转化效率，是迄今最高效的单节高分子太阳能电池。 高分子太阳能电池是一种成本低且环保的太阳能技术。高分子太阳能电池板不但轻巧灵活，更可透过类似报章印刷的技术大量生产，以降低成本。高分子太阳能电池由高分子给体和富勒烯受体的共混薄膜构成，可为智能手机及手提电脑等流动装置充电。尽管高分子太阳能电池近年发展迅速，一些限制条件仍然制约其发展，如高分子-富勒烯共混膜的形貌难于控制。 颜河教授团队与北卡罗来纳州立大学的Harald Ade教授以及马伟博士合作，在《自然通讯》上发表了一篇论文，阐述随温度控制的高分子聚集效应是实现高效率太阳能电池的关键因素。Ade教授团队运用一系列的X光技术对高分子-富勒烯混合物形貌进行了测试，发现由科大颜教授团队研发的混合物拥有「近乎理想」的形貌状态，有别于现存的先进材料。 颜教授表示:「开发高分子太阳能电池材料的研究成功率通常较低，仅有几种高分子材料和一种富勒烯材料可达9%的光电转化效率。而我们团队自2013年9月研发出第一个超过10%效率的材料组合之后，在过去一年先后研发出两种高分子材料及多种不同的富勒烯材料，均能实现超过10%的能源转化效率。我们希望这些新材料的设计方法和Ade教授的测试结果能促进其他科研人员对高分子-富勒烯材料的研发，从而提升太阳能电池效率，进一步降低成本，尽早实现高分子太阳能电池商业化。」 除了研发出10.8%效率的高分子太阳能电池，颜教授团队在其他有机太阳能电池领域也取得了突破，包括用高分子或者小分子作为受体的有机太阳能电池，达至6.3%的高效率记录。长远来说，发展新型受体材料将拓阔制造有机太阳能电池材料的选择，促进高效、低成本太阳能电池的发展。三篇阐述这些成果的文章已于高影响因子杂志和 上发表。

香港科技大学张鉴泉理学教授兼化学系讲座教授唐本忠教授的研究团队，近日成功研发崭新“聚集诱导发光”(AIE) 物料，可提升法医搜证的效率，并可应用于细菌显影技术。 新AIE物料所套取的指模质量较普遍使用的碳粉技术优胜，不但可节省90%的搜证时间，而且能够更稳定和准确地探测细菌活性。 唐本忠教授指出，AIE套取的指模在质量或效率方面，都更胜目前采用的碳粉技术。 AIE物料的优势在于使用时无须转移指纹。只需拍下指模影像，再以AIE物料令其发光，然后将影像传送到智能装置，即可与相关数据库作比对。 唐教授表示︰“传统方法较为耗时，而且把指模转移至胶纸的过程中，部份影像可能会流失，因此指模质量可能较为逊色。” 唐教授认为AIE 还能延长细菌发光的时间，因此有潜力成为更准确和稳定的显影剂，用以探测细菌活性。因此，AIE物料尤其有利于环境监测、医疗卫生、食品加工以至医药品质控制等广泛行业。 请按此获取更多资讯。

香港科技大学张鉴泉理学教授、中科院院士兼化学系讲座教授唐本忠博士的研究团队，近日成功研发崭新「聚集诱导发光」(AIE) 物料，不但可用以套取指模，比传统所用的碳粉技术节省达90%的搜证时间，更可大幅提高指模的质素;新物料亦可用作细菌显影液，较现今普遍应用于探测细菌活性的物料具更高的准确性及稳定性。 唐本忠教授自2001年发现AIE现象以来，利用该技术开发了一系列用途广泛的先进功能物料，先后应用于构建高效有机发光二极管、快速癌症检测系统及环境污染物探测器等范畴，影响深远。今次的最新发现，成功将AIE物料的应用开拓至法医搜证及细菌显影等方面。 现时警方及法医于犯罪现场套取指纹，主要方法是以碳粉撒在指模上，再以胶纸套取沾上碳粉的指模纹理，由于过程中难免会有碳粉脱落，令指纹影像失真，加上警方需将胶纸上的指模送往实验室扫瞄存取至数据库，过程相当需时。 若利用唐教授的AIE荧光物料，指纹无须被转载，警方只需直接利用智能手机拍下发光的指模影像，透过互联网与相关数据库作比对，指纹真确度不但得以大幅提升，验证的过程亦更为简易便捷。此外，以往留在屈曲、圆形或不平滑表面而不易被套取的指模，现利用新物料也能被成功撷取。 至于AIE细菌显影液，较市面一般沿用的碘化丙啶，不论于稳定性或准确度方面都更为优越。传统的显影液主要透过将细菌表面染色而显露其位置，但用者一般需将多余的显影液清洗掉，部分细菌可能因而流失。新物料直接渗透细菌的细胞膜令其发光。由于未进入细菌的物料不发光，用者无须抹除多余显影剂，准确度不但得以大大提升。这种无毒的物料与细菌结构相结合更大大延长了细菌发光的时间，因而可长时间监测细菌，有益于水文环境、对环境监测、医疗卫生以至食品加工等的监测。 唐本忠教授多年来不断研究有关AIE的新现象、新过程和新理论，开发其在化学、生物传感及光电器件等方面的应用，获奖无数。唐教授利用百余种不同的荧光物料，扩展应用层面，现在他甚至可将AIE物料注入人体内令细胞染色发光，用以追踪癌细胞扩散。AIE于2012年被国家重点基础研究发展计划(973计划)列为专题，获拨款3000万元人民币进行深入研究。

蛋白质是构成人类及宇宙各种生物的主要物质。当中，对生物反应具催化作用的「酶」，大多数均由蛋白质组成。可见，「酶」与我们有着不可分割的关系。 科大高研院─史拔思科研发展实验室联合研究小组与其合作伙伴最近发现250个从未被科学家发现其功能的蛋白质。Paul Schimmel教授乃领导此联合研究团队的教授，同时为加州及佛罗里达州史拔思科研院的Ernest and Jean Hahn教授及科大高研院访问教授。这一重大研究已于7月出版的国际权威杂志《科学》发表。 合着此研究报告的科大高研院资深学人、嘉里理学教授及生命科学部教授张明杰表示：「这一项重要发现不但开辟了一系列生物学新领域，也为进一步研发蛋白质药物提供新的机遇。」 揭示全新科研领域 经过六年以来深入研究一种名为「氨酰tRNA合成酶」（AARS）的蛋白合成酶，团队最终发现了250个全新及可能影响干细胞以至免疫系统功能的AARS剪接变体蛋白，不仅突显了生命进化过程中蛋白质演化的重要性，同时也为研发蛋白质药物制剂提供了新的方向。 进一步的研究亦正带领着团队发掘新的人体生理学领域，包括干细胞生物学、免疫反应、血管化和代谢等。 治疗疾病新启示 团队现正致力深入探讨这些AARS剪接变体蛋白的功能，并深信这些蛋白与多种人类疾病相关，开启了研发新一类蛋白质治疗药剂的新方向，例如广泛使用的可注射蛋白治疗剂，包括生长激素、胰岛素、促进红细胞生长素及刺激骨髓生长素等。

香港科技大学（科大）化学系黄旭辉助理教授、严以京教授及其研究团队，解开了光合作用机理的难题，有望应用于人工光合作用系统，提高光合作用机器的功能和效率，更有效利用阳光发展再生能源。研究成果近日刊登于国际权威科学杂志《自然通讯》。 在光合作用中，阳光将植物水份中的电子分离，从而产生氧气。这个化学反应在光合作用系统II蛋白的反应中心发生，是产生氧气的第一步，亦是大气层内的主要氧气来源。光系统II蛋白内有大量包括叶绿素在内的色素分子。在其反应中心，色素分子对称分布在左、右两条链上，然而，只有其中一条链(活性链)会有电子流动，即是只有一半的色素分子会参与产生氧气的过程。这种功能上的不对称，是科学家们一直未能解开的疑团，亦是了解光合作用机理的一个难题。 科大研究团队运用分子动力学、量子力学等化学理论计算工具，揭示了活性链发挥传导作用的原因。研究发现，动态及不对称的蛋白质环境，会使活性链上的一个特别的叶绿素分子(CLA606)在接受到光能时更容易被激发，从而诱导随后的电子传递过程。研究并发现，数个氨基酸分子对于活性链的激发起了重要作用。因此，理论上透过改变这些氨基酸分子，便可改变光系统II活性链和非活性链的能力。 黄旭辉教授表示，单是X光结构未能解释为何电子倾向在活性链一方流动，因此考虑动态的蛋白质环境非常重要。研究团队运用了包括科大理学院计算集群在内的高效能计算机，发现活性链与非活性链的蛋白质环境的不同，从而确定了叶绿素分子CLA606的特性。 该研究结果有助科学家进一步了解光合作用的机理，对人工光合作用的设计和效能，以及再生能源的发展有重要启示，相信亦可广泛应用于物理化学、分子生物学及材料科学的范畴。 黄旭辉教授毕业于中国科学技术大学，其后在哥伦比亚大学取得博士学位，及于史丹福大学担任博士后研究员，2010年加入科大。黄教授曾先后获「美国化学学会OpenEye优秀青年教师奖」、研资局「杰出青年学者奖」及科大理学院「杰出研究奖」，表扬他在研究方面的杰出成就。 传媒查询：

香港科技大学（科大）土木及环境工程学系陈锐斌教授领导的研究团队，获全球領先铝生产商 UC RUSAL（「俄铝」或「本公司」； 股份代号： 486；Euronext：RUSAL/RUAL；莫斯科交易所: RUALR/RUALRS）支持，成功混合铝及碳纤维，研发出全新的复合铝物料，不但较传统铝强韧，亦较钢铁轻及便宜，用途广泛。复合铝配合团队研发的一种隔热物料使用，可用于制造更安全、更便宜、更节能以及更容易装嵌的大厦外墙。这项研究项目现正进行最后研发阶段，预计于2015年完成。 复合铝有望大幅提升铝于全球的应用层面，不但可成为钢与水泥以外的另一主要建筑物料，更有望应用到制造电子产品、汽车、飞机及建材等范畴。 陈锐斌教授表示：「复合铝由碳纤维及铝组成，若与相变物料(Phase-change material)一同使用，可成为智能物料，用作建造大厦的外墙，有效调节室温，比传统以钢筋水泥为结构的建筑物，可减省一半成本及建筑时间。」 陈教授分析物料特性谓﹕「铝轻巧而防锈，但由于质地太软，至今于建造业方面主要应用于制建窗框等部分。另一方面，钢坚硬而承载力高，但它质重、昂贵并会出现锈蚀。」 业界一直寻求将碳纤维及铝融合的技术，陈教授团队经研究后，透过纳米技术改动碳纤维的结构，成功将之与铝结合，此重大突破为未来研发新一代物料奠定良好基础。而这种新的碳纤维铝组合可应用于建造更环保、成本更低及质料更轻的大厦幕墙。 这款新颖的智能建筑围护结构，可填补幕墙与建筑物结构之间的空隙，减低空气的流失，节省用于冷气机或电暖炉的能源。轻薄的幕墙由于可在室内装嵌，更有效节省运输及建筑成本。 智能建筑围护结构由多层包括复合铝、相变物料、石膏板以及聚异氰脲酸酯泡沫塑料的物料组合而成，该结构不但通过香港、上海、北京以及莫斯科的楼宇安全要求，其隔热及抵挡强风的性能更属4个地方之冠，至于它的摆幅限制及防火性能亦超出莫斯科的现行标准。

香港科技大学赛马会高等研究院（高研院）和美国史拔思科研院发展实验室（科大高研院─史拔思科研发展实验室）联合研究小组与aTyr制药公司发现一类蛋白合成酶在人类生命活动中具有重要的新功能。这项研究不仅发现了250个全新及可能影响干细胞以至免疫系统功能的蛋白质，也揭示了生命进化过程中蛋白质演化的重要性，同时也为研发蛋白质药物制剂提供了新的方向。这一重大研究已于2014年7月18日出版的国际权威杂志《科学》发表。 领导联合研究团队的Paul Schimmel教授指出：「这一研究成果中所发现的全新剪接变体蛋白质揭示了以往于生物研究中从未被发现和触及的领域，为科学家进一步探讨生命和进化过程迈进了一大步。」Paul Schimmel教授为加州及佛罗里达州史拔思科研院的Ernest and Jean Hahn教授，并于2008年出任科大高研院访问教授。 与Paul Schimmel教授合著此研究报告的科大高研院资深学人、嘉里理学教授及生命科学部教授张明杰表示：「这一项重要发现不但揭示了一系列新的生物学领域，也为进一步研发蛋白质药物提供新的机遇。」张教授补充：「这次研究成果展示了一个由科大高研院、美国史拔思科研院、及两间来自美国及香港的生物科技公司成功合作的例子，同时也印证了基础研究与生物科技发展之间相辅相成的关联。」 于2013年，可注射蛋白治疗剂占十大药物中的七种，总销售额共590亿美元。其功能主要可补回原本缺少或调整过高的生物活性，因此愈趋代替传统的化学药物。 揭示更高复杂性的生物进化 氨酰tRNA合成酶（AARS）是一类蛋白质翻译过程中的催化酶，而每种氨基酸均需要指定的AARS来催化，因此AARS的种类与氨基酸的数量同样为20种。由于AARS对翻译遗传资讯成为蛋白质尤关重要，他们不但存在于地球上所有生命体中，且一直被视为没有太大变化的蛋白酶。

香港科技大学(科大)最近研发出「小型脉冲电场杀菌装置」，透过特别设计的小型电极，能于数秒内杀灭水中超过90%细菌，预期有效预防因食水污染引致的致命疾病如退伍军人症等。 该跨学科研究团队由两名环境学部教授领导，他们是工学院副院长、化学工程及生物分子工程学系杨经伦教授，以及健康、安全及环境处处长关继祖教授。关继祖教授最近亦获选为美国工业卫生协会院士，以表扬他在工业安全、卫生及传染病控制的贡献。 食水的污染往往来自微生物的感染，常见的水生病原体包括绿脓杆菌、气单胞菌、分支杆菌和退伍军人症病菌。本港不时有新落成的建筑物，被验出有退伍军人症病菌。现时常用的食水消毒方法包括添加化学物如氯气和臭氧、加热或者过滤。氯气消毒最为普及，但高浓度的氯气会发出刺鼻的气味，亦有机会与水中其他有机化合物发生化学反应，转化成有毒物质甚至致癌物；加热和过滤的方法虽然有效，但耗用大量能源，运作成本亦较高。 研究团队研发的创新脉冲电场杀菌技术，是一种透过电场破坏细胞膜的纯物理性杀菌技术，能有效在短时间内杀灭大部分的水生病原体，更不会令病原体发生基因变异，制造出超级细菌。现有的脉冲电场杀菌技术或需要用上超过十万伏特的高压电力，容易引致触电等安全问题。科大新研发的小型脉冲电场杀菌装置，透过特别设计的小型电极，成功将所需电压大大减低至特低电压类别，只须干电池便可运作。装置更可安装于任何水喉、花洒和水箱等，在食水接触使用者前已经被彻底消毒。研究人员正于本港的公立医院实地测试该装置。