新聞及香港科大故事

香港科技大學（科大）化學系於2025年3月22日在其清水灣校園舉辦了 第三十一屆香港化學研究生研究研討會。自1994年創立以來，該研討會一直是年度旗艦活動，匯聚了所有來自教資會資助院校的研究生、教授及產業合作夥伴，展示化學前沿研究成果，並促進學術與專業合作。   今年的研討會全面回歸實體模式，吸引了逾660名參與者，包括55位教職人員。活動特邀美國麻省理工學院知名化學家、《美國化學會誌》副主編小羅伯特‧J‧吉利亞德教授(Robert J. Gilliard, Jr.) 作大會報告。他以《配體之關鍵：硼摻雜分子與發光材料的創新設計策略》為題，突顯了無機與材料化學中的創新方法。吉利亞德教授榮獲了多項殊榮，包括《化學與工程新聞》傑出 12 人學者獎、美國國家科學基金會職業獎、阿爾弗雷德·P·斯隆研究獎以及有機金屬傑出作者獎。   研討會旨在探討研究生化學研究的最新進展，促進創新想法的交流，並加強學術合作。活動為研究生提供了與大會主講人、教授及同儕學者直接互動的寶貴機會，推動深度討論與潛在合作。六位來自本地大學（科大、香港城市大學、香港中文大學、香港浸信會大學、香港大學及香港理工大學）的學生代表分別就不同化學領域的創新研究做口頭報告。其中，香港大學的姚躍良先生與香港中文大學的袁丁棟先生榮獲最佳口頭報告獎。此外，還展出了220餘份海報，涵蓋分析化學、生物化學、環境化學、無機化學、材料化學、有機化學及物理化學等領域，六位表現優異者獲頒最佳海報獎。   值得一提的是，首屆研討會於31年前在科大校園舉行。今年研討會的一大亮點是邀請到1994年創始研討會的兩位主要組織者—中國科學院院士吳雲東教授與任詠華教授—出席。吳教授回顧了研討會的初創歷程與三十年發展變遷，其精彩分享吸引了滿堂聽眾。作為這項化學研究生年度盛會的創始主辦方，科大始終致力於推動化學研究並培育新一代化學家。

地球氣候深受熱帶海洋低雲影響，然而，這些雲層究竟是在減緩還是加劇全球暖化，一直以來都是個未解之謎。最近，香港科技大學（科大）工學院開發了一種突破性的研究方法，顯著提高了氣候預測的準確度，並由此達致一項重大發現——熱帶低雲反饋不但正在擴大溫室效應，其幅度更可能比科學家以往所知的高出71%。 熱帶低雲調節氣候的機制一直難以拆解，是由於其牽涉錯綜複雜的因素。當中，局部海表溫度與對流層（即地球大氣的最底層）自由大氣溫度為兩大要素，而常被引用的低雲控制因子往往未能區分兩者的影響，令氣候預測添上變數。另一方面，熱帶太平洋和大西洋是地球上兩個主要的層積雲區域。根據觀測，這兩個區域的雲動力學存在著顯著差異，使分析更為複雜。 針對這些難題，由科大土木及環境工程學系講座教授、「傑出創科學人」蘇慧教授領導的團隊開創了一種嶄新的研究方法。 為了克服上述已知的限制，團隊選取了當今28個最先進的氣候模型，並評估它們的表現。研究人員希望避免對太平洋和大西洋的數據隨意地分配權重，於是開發了一種名為「帕累托優化」的方法，以開展這項評估。有些模型在兩個區域均表現欠佳，用了這種方法後，它們的權重便會被調低；相反，那些達到「帕累托最優」的模型則會獲選出。 此項研究的通訊作者蘇教授表示：「我們最新推出的帕累托最優方法提供了一個更穩健且通用的框架，它可以根據多個觀測約束，對模型作出評估。」 隨後，研究團隊將這一方法與「貝葉斯方法」相結合，推導出熱帶短波雲反饋的先驗約束。蘇教授進一步闡釋說：「相較於以往透過觀測來約束海洋低雲反饋的研究，是次突破的關鍵，在於我們選擇了不同的雲控制因子。」 研究團隊將模型分析結果與衛星觀測數據對比，並藉此鎖定兩個關鍵的雲控制因子——局部海表溫度以及海拔約3000米的對流層氣溫。這兩大因子均能有效捕捉海表溫度變暖空間分佈的影響。 結果顯示，熱帶短波雲反饋的幅度，較現行模型的預測值高出71%。本研究的第一作者、土木及環境工程學系研究助理教授吳夢希解釋說，這意味著當二氧化碳濃度上升時，地球氣候對此變化的敏感度，可能遠遠超過許多模型以往的估計。

香港科技大學（科大）工學院成功研發出一款能在極低溫環境下運行的新型計算方案，克服了人工智能代理與量子處理器之間的延遲問題，並提升效能，推動了量子運算與人工智能的融合。是項研究由電子及計算機工程學系助理教授邵啟明領導，其技術核心是由磁性拓撲絕緣體製作的霍爾器件實現。 量子電腦被視為高效、快速運算的未來，隨著人工智能技術進步一日千里，兩者的結合更成為了全球科技發展的新方向。然而，量子運算在操作環境及硬件上有一定需求，一直是個重大挑戰。 邵教授介紹說：「量子電腦進行的運算非常複雜，因此需要運用數千個量子比特。為了進一步發掘它的潛力，學術界近期開始藉助機器學習技術，提升量子計算能力，尤其是在糾錯方面。」 量子處理器一般需要在毫開爾文（相當於約攝氏零下273度）的超低溫下運行，而圖形處理器則在室溫下操作。因此，兩者的安裝通常會相隔數米，並通過線路連接，讓人工智能硬件調控量子處理器。這段距離往往對指令傳輸造成顯著延遲（見圖1a）。 因此，為解決裝置之間距離所帶來的延遲，由邵教授帶領的研究團隊提出了一種嶄新的低溫存內計算方案，使人工智能加速器可在量子處理器的數十厘米範圍內操作（見圖1b）。隨著兩者距離縮短，運算延誤大幅削減，而效能則得以提升。 研究團隊認為，磁性拓撲絕緣體在這項應用中具有巨大潛力。這類材料不僅具備絕緣體的體帶隙，其表面或邊緣還存在導電態。這些特性令它在低溫下呈現出獨特的現象，例如「自旋—動量鎖定效應」（電子自旋方向垂直於動量方向），可以高效地生成自旋電流；又例如「量子反常霍爾效應」（電子只沿邊緣移動，並且沒有電阻），可通過手性邊緣態實現，無需磁場。 研究團隊還特別選擇了鉻摻雜鉋銻碲磁性拓撲絕緣體（Cr-BST）。該材料以其巨大的量子反常霍爾電阻和高效的電流誘導磁化翻轉能力著稱，可顯著提升霍爾器件性能。 邵教授表示：「這項研究首度驗證霍爾電流求和方案於低功耗存內計算的可行性，特別聚焦低溫環境應用。經實驗驗證，該磁性拓撲絕緣體霍爾橋陣列即使置於量子處理器所需超低溫環境周邊，仍能有效執行強化學習演算法，成功完成量子態製備等任務。」

香港科技大學（科大）研究團隊成功研發出全球首台千瓦級彈卡製冷裝置，僅需15分鐘，便能在31℃高溫的室外環境下，將室內溫度穩定在21至22℃的區間，並實現零溫室氣體排放，標誌著彈卡固態製冷技術在商業化應用上邁出關鍵一步。該研究成果已於國際頂級學術期刊《自然》發布，為應對氣候變化及推動製冷行業低碳轉型提供了創新解決方案。 隨著全球氣候暖化加劇，空調製冷需求持續攀升，目前製冷用電已佔全球總電力消耗的20%。一直以來，主流蒸氣壓縮製冷技術所用的製冷劑屬於典型的溫室氣體，其排放導致全球變暖。因此，世界各國均著手開發環保替代方案，其中，「基於形狀記憶合金（SMAs）彈卡效應的固態製冷技術」憑藉其零溫室氣體排放及高能效潛力，引起學術界與產業界的廣泛關注。 然而，此前的彈卡製冷裝置，最大製冷功率只有約260瓦，遠未達到商用空調所需的千瓦級要求。科大機械及航空航天工程學系孫慶平教授與姚舒懷教授領導的研究團隊發現，這一技術瓶頸源於兩大核心問題：包括（1）製冷劑單位質量製冷功率（SCP）與系統總質量難以兼顧及（2）高頻運行時傳熱效率不足。 為突破上述限制，研究團隊提出「材料串聯—流體並聯」的多胞架構設計（圖1a）。該架構將10個彈卡製冷單元沿受力方向串聯，每個單元包含4根薄壁鎳鈦合金管，總質量僅為104.4克。鎳鈦管的表面積體積比達到7.51 mm-1，顯著提升換熱效率，與此同時，並聯流體通道的設計將系統的壓力差控制在1.5巴以下，確保高頻穩定運行。 另一項重要技術創新是採用石墨烯納米流體作為傳熱介質，代替傳統蒸餾水。這種先進傳熱介質具有卓越導熱性，實驗顯示，僅2克/升濃度的石墨烯納米流體，便可將導熱性能較蒸餾水提升50%（圖1d）；其納米顆粒直徑只有0.8微米，遠小於流體通道的150-500微米寬度，避免了堵塞風險。X射線斷層掃描（圖2b）證實，鎳鈦管在950兆帕應力下仍能保持均勻壓縮形變，未發生屈曲失效。 在3.5赫茲高頻運行下，該裝置實現了12.3 W/g的單位質量製冷功率，總製冷功率達1,284瓦（零溫升條件下），充分展現該技術在實際應用中的可行性。

由香港科技大學(港科大)、南方科技大學（南科大）及深圳國家應用數學中心（NCAMS）聯合組成的研究團隊，提出以氮元素為核心的全新理論框架，解釋大氣有機氣溶膠吸光效應。研究成果近日在國際頂級期刊《科學》發表，揭示含氮組分在全球大氣有機氣溶膠吸光性中的主導作用。這項發現標誌著在提升氣候模型準確性，能制定更具針對性的策略以減緩空氣顆粒對氣候影響方面的重要進展，具有重要科學意義。 大氣氣溶膠通過吸收和散射太陽光輻射影響地球氣候，其中有機氣溶膠在近紫外到可見光波段具有顯著的吸光能力。然而，由於有機氣溶膠組分複雜且在大氣中不斷演化，其氣候效應的評估一直存在挑戰。 有見及此，由南科大環境科學與工程學院兼NCAMS教授傅宗玫教授，及港科大化學系兼環境及可持續發展學部講座教授郁建珍教授領導的團隊合作展開研究，以理解大氣氣溶膠對氣候變化的影響。傅宗玫教授表示：「傳統模式只考慮有機氣溶膠中總碳元素的化學演化，無法有效闡明大氣有機物來源、演化過程與吸光性質之間的關係。我們首次量化有機氣溶膠中含氮吸光組分——棕色氮的全球豐度，並揭示棕色氮光學性質隨組分演化的演變規律。」 論文的第一作者、港科大與南科大聯合聯合培養的博士畢業生李鈺敏博士補充道：「我們的研究顯示，棕色氮的全球平均吸光性直接輻射效應為0.034瓦每平方。棕色氮貢獻了全球有機氣溶膠約70%的吸光效應，而且其化學演化主導了有機氣溶膠吸光的時空變化。」 研究成果強調了在未來氣候和空氣品質模型中納入含氮組分的重要性。隨著氣候變暖將導致生物質燃燒增加，而由此排放的高吸光性棕色氮氣溶膠將進一步促進氣候變暖，形成一個此前未知的正回饋機制。 郁教授指：「我們的研究為理解大氣有機氣溶膠的氣候效應，提供了以氮為核心的新的視角，對理解地球氣候-化學相互作用具有重要意義。理解這些相互作用，以及識別其他非含氮的吸光有機物，對於改善大氣模型和制定更有效的空氣污染控制策略至關重要。」通過揭示氮驅動的大氣溶膠吸收的關鍵作用，這項研究為預測氣候變化影響和指導減緩策略，提供更為準確的框架。

香港科技大學（科大）工學院研究團隊持續推動可再生能源電池技術發展，率先透過突破研究鈣鈦礦太陽能電池納米結構，成功研發出一款既高效又穩定的電池，可望大幅降低其使用成本及擴大其應用範圍，將科研成果落地貢獻社會。 相對現行主流使用的傳統矽晶太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池能量轉換效率高、生產時材料成本較低及可達至永續製造，屬極具發展潛質的前沿技術，是科研界重點研究課題。惟鈣鈦礦太陽能電池在光亮、潮濕及高溫環境下，表現有欠穩定，阻礙它投產。其中，鈣鈦礦薄膜內部的正離子分布不均，削弱電池性能。 科大化學及生物工程學系副教授周圓圓教授領導的研究團隊發現，在鈣鈦礦薄膜晶粒的三角邊界處上，存在內凹幾何結構，這些結構產生「陷阱」束縛正離子，令它分布不均。研究團隊其後採用了一種化學添加劑「乙酸丁基銨」，淺化晶粒上的內凹，並將其深度降低了三分之一。經此技術所製得的鈣鈦礦電池，在效能上增長近26%，同時在各項標準穩定性測試中，表現優異。 周教授說：「現時研究大多聚焦於宏觀或微觀層面去改進鈣鈦礦電池，甚少研究更細微的納米級結構。團隊利用陰極射線發光顯微鏡，並結合一系列先進技術，發現這些納米內凹結構影響薄膜正離子分布，這正正是影響電池光電轉換效率與穩定性的關鍵。」 研究成果已在納米科技領域的頂尖學術期刊《自然納米技術》（Nature Nanotechnology）發表，論文題為「Nanoscopic Cross-Grain Cation Homogenization in Perovskite Solar Cells」。 論文的第一作者、科大博士後研究員郝明偉博士補充道：「鈣鈦礦是一種軟晶格材料。團隊在實驗過程中，觀察到鈣鈦礦薄膜與傳統材料結構差異大，已開展下一階段的研究釐清相關機制，期望擴展鈣鈦礦太陽能電池的商業應用，以創新產品推動再生能源市場發展。」 本研究的共同通訊作者為美國田納西大學諾克斯維爾分校的Mahshid AHMADI教授，其他合作夥伴來自美國耶魯大學、美國橡樹嶺國家實驗室、韓國延世大學，以及香港浸會大學。

香港科技大學（科大）、教育局和中國科學院空間應用工程與技術中心（空間應用中心）聯合主辦香港中學生空間站科普載荷和科學實驗方案設計比賽，鼓勵學生隊伍提交適合於太空環境或微重力條件下進行的科學實驗設計方案，並於今日（二月二十五日）舉行比賽啟動禮暨實驗方案設計簡介會。 活動在教育局九龍塘教育服務中心舉行，教育局局長蔡若蓮博士聯同合辦、支持和夥伴機構的代表主持比賽啓動儀式。比賽由教育局、空間應用中心及科大聯合主辦；中央人民政府駐香港特別行政區聯絡辦公室教育科技部擔任支持機構；京港學術交流中心、香港教育工作者聯會及教育評議會擔任夥伴機構。 這項比賽旨在推動航天教育，並加深學生對國家航天成就的認識和加強科技自信，獲獎及獲選的方案有機會落實並製作成品，以及推薦至在二○二六年開始執行的空間站航天任務——空間站香港科普衛星項目。 蔡若蓮博士致辭時表示，中國航天工程是國家科技實力和綜合國力的重要體現，承載着中華民族千百年來的航天夢想。是次比賽讓學生獲得非常難得的航天教育培訓和實踐機會，讓學生有機會參與國家航天任務，探索航天科學，實踐航天夢，意義重大，鼓勵學生積極組隊參賽。 她指出，配合國家科教興國的大方向，支持本港發展成為國際創科中心，教育局持續於學校大力推動STEAM（科學、科技、工程、藝術和數學）和創科教育，透過多元支援措施，提升學生對科研及創新科技的興趣和能力。 蔡若蓮博士感謝中國科學院空間應用工程與技術中心、中央人民政府駐香港特別行政區聯絡辦公室教育科技部及科大等機構對比賽大力支持，令活動得以順利開展。 科大協理副校長（研究）童彭爾教授亦為活動主禮，他期望這次科普活動啓發香港年輕一代對航天科技的熱情，為國家航天事業作出更大貢獻。 簡介會中，空間站香港科普衛星的項目負責人、科大于宏宇教授以「觀宇宙，燃夢想—與香港中學生共築航天夢」為題，向師生介紹國家航天科技的最新發展。科大太空科學與技術研究院副院長王一教授亦與教育局人員介紹比賽章程、規則和評分準則等。

由香港科技大學（科大）領導的國際研究團隊通過對東亞人群（包括中國人和日本人）和歐洲人群進行全面的基因分析，識別出了對阿爾茲海默症具有保護作用的關鍵遺傳因素。這一突破性發現為相關遺傳因素如何發揮保護作用提供了新線索，揭示了阿爾茲海默症的發病機制。 要點： 發現：識別出一種對阿爾茲海默症具有保護作用的基因變異──SORL1基因的單倍型「Hap_A」，其在東亞人群（包括中國人和日本人）中的出現頻率是歐洲人群的168倍。 證據：研究顯示，Hap_A與較佳的認知表現有關，並且與人體組織中SORL1的表達增加有關。SORL1是一種與阿爾茲海默症密切相關的重要蛋白受體。 意義：這項研究展示了跨種族遺傳研究有助於揭示遺傳因素對阿爾茲海默症的影響，而且發現了SORL1蛋白異構體的一種特定編碼變異，它有潛力成為進一步研究該疾病機制的重要靶點。 阿爾茲海默症是一種嚴重的神經退行性疾病，影響著全球逾5,000萬人口，給社會經濟帶來了巨大的負擔。然而，有效的治療方法仍然有限，主要是因為該病的致病機制複雜，用於藥物開發的有效靶點也很少。