新闻及香港科大故事

香港科技大学（科大）研究人员发明了一种名为「CarGAP」的突破性微观通道调控工具，可利用维生素B2和绿光精确控制间隙连接，使细胞之间得以直接而可控地进行通讯。通过精确、按需要地关开细胞间的桥梁，这项新技术为调控细胞间关键分子和电讯号的流动提供了前所未有的时空精度。该工具已在哺乳类动物细胞和活体果蝇中得到验证，为研究发育、免疫及神经活动提供了有效的新途径，并对理解疾病机制和推进再生医学研究具有深远潜力。间隙连接对维持生命基本功能至关重要。这些通道负责细胞间离子、第二信使和小分子的直接传递，从而协调包括心跳与大脑功能在内的多种细胞活动。当间隙连接功能失调时，可能引发心血管疾病、发育异常，甚至癌症。然而，研究其精确功能一直颇具挑战。传统的基因敲除方法具有不可逆转且不够精确的限制，而化学抑制剂则往往缺乏特异性，并可能产生毒性。因此，开发一种能够如开关般进行精细、低副作用地调控间隙连接技术，已成为细胞生物学和神经生物学领域长期的关键需求。研究的核心挑战在于建立一种既可逆转且具生物兼容性、又不干扰细胞自然过程的间隙连接调控策略。现有的光遗传学工具多依赖具有潜在光毒性的蓝光，而化学方法则普遍缺乏空间精确度。基于上述限制，研究团队因此致力开发一套可基因编码、能响应无害刺激、并可广泛应用于从人类细胞到复杂模式生物（如果蝇）的通用调控系统。由科大化学及生物工程学系教授孙飞教授、嘉里理学教授兼生命科学部讲座教授解亭教授、生命科学部前研究助理教授屠仁军教授（现为南京东南大学教授），以及北京大学化学与分子工程学院邹鹏教授合作领导的团队，通过将间隙连接蛋白（脊椎动物的连接蛋白connexins和无脊椎动物的innexins ）与一种来自细菌CarHC蛋白的光敏维生素B2结合域融合，成功开发出CarGAP系统。在黑暗条件下，添加维生素B2（ AdoB12 ）会诱导CarHC结构域发生寡聚，从而物理性堵塞通道;而施加柔和的绿光（ 570 nm ）则可促使这些蛋白阻塞物解聚，重新开放通道。这一精巧设计使研究人员能通过简单的维生素实现通道关闭，再通过光照实现通道重新开启。

香港科技大学（科大）研究团队在生物学 RNA 沉默机制研究中取得突破性发现，发现人类体内关键核酸酶DICER能精准调控微小核糖核酸（microRNAs, miRNA）的机理。这一科研突破将有助推动基因调控研究的发展，为深入了解癌症、免疫系统疾病及遗传疾病机制提供全新角度。这项研究由科大生命科学部副教授阮俊英教授（Tuan Anh NGUYEN）领导，并由博士生Minh Khoa NGO与Cong Truc LE共同完成，并以《DICER cleavage fidelity is governed by 5′-end binding pockets》为题撰写论文刊登于国际级学术期刊Nature。人类生命的讯息由DNA基因组负责编码，并透过信使RNA（核醣核酸）传递与执行 DNA的遗传讯息。RNA通常是单股，由核醣与 A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）四种核糖核苷酸组成。RNA参与许多细胞的重要功能，包括製造蛋白质、调控基因表现，甚至在某些病毒中充当遗传物质。在RNA的世界中，DICER 核酸酶扮演关键的「精密剪刀」角色，它会将双股RNA切割成极短的小片段，使这些小RNA能进入细胞的沉默系统，用来辨识并关闭错误或不需要的基因讯息，犹如在文章中标记与删除错字。

香港科技大学（科大）于第51届瑞士日内瓦「国际发明展」（发明展）勇夺62项殊荣，成绩令人鼓舞，充分展现科大团队在跨学科及「AI + X」创新及成果转化的非凡实力。62支参展团队成功夺得62个奖项，包括13个评审团嘉许金奖、20个金奖、20个银奖，以及9个铜奖，彰显科大在医疗健康、人工智能（AI）、先进製造业、新能源技术等前沿科技领域的领先地位。科大此次不仅刷新历届纪录，参展队伍获奖比率更高达100%，获奖总数亦为香港地区高等院校中最高。科大参展团队由港科大及科大（广州）共同组成，前者共有36支队伍、后者则有26支。港穗两地学者、学生和校友在「港科大一体、双校互补」的发展框架下充分展现卓越的创新实力，同心协力在探索和开创科研突破方面不断超越界限。科大团队的创新发明涵盖多个策略科研领域，包括AI、电子、医疗健康科技、低空经济及材料科学等，当中逾六成项目通过AI赋能科研突破，进一步凸显科大在推动「AI + X」跨学科创新方面的独特优势。此外，科大亦与政府部门及业界紧密合作，推动创新科技在城市治理与产业升级中的实际应用，合作项目包括：可提升工地安全的AI智能天秤及安全监控系统；能代替工人进入密闭空间进行清洁的AI水缸清洁机械人；专为公共工程而设，协助审核招标文件的AI文书助手；以及透过AI分析闭路电视影像进行渠道管理的系统。这些合作成果充分展现了科大积极推动科研落地，以提高行业工作安全性与效率，为香港的产业发展注入新动能。科大副校长（研究及发展）郑光廷教授向各得奖队伍致以祝贺，并表示：「值此科大创校35周年之际，见证港科大与科大（广州）团队在国际舞台上大放异彩，令人倍感鼓舞。这份佳绩不仅彰显了科大致力前沿科技研究的雄厚实力与国际影响力，更充分体现『双校一体、优势互补』策略所带来的强大协同效应。作为香港首间研究型大学，科大秉承『凡事皆可为』的精神，致力培育勇于创新、敢于挑战的人才；同时以『AI + X』跨学科研究为引擎，推动科研突破。我们将继续营造世界一流的学术与科研环境，鼓励大学社群将科研成果转化为具体可行的解决方案，为社会乃至全人类的长远福祉作出贡献。」

An international research team led by the Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) has uncovered critical insights into the role of land economics in optimizing renewable technology deployment for decarbonization. This pioneering study offers a comprehensive analysis of how land costs and policy choices affect the efficacy of solar photovoltaic (PV) technologies in China.

香港科技大学（科大）研究团队分析过去40年间约1,500个热带气旋的数据后发现，热带气旋在登陆前约60小时，其平均降雨率会明显上升，增幅逾20%，并首次清楚揭示这一现象背后的物理成因。研究指出，当风暴靠近陆地时，由于湿度上升及海陆摩擦差异扩大等「海陆差异」效应，令风暴在靠岸前的雨势进一步加剧，从而提高沿岸地区的潜在风险。此研究成果有助提升沿海地区的防灾部署及预警能力。研究由科大海洋科学系主任兼讲座教授、港澳海洋研究中心主任甘剑平教授领导，并以〈Global increase in rain rate of tropical cyclones prior to landfall〉为题刊登于国际期刊《Nature Communications》。过往研究多着眼于全球气候暖化下的长期降雨变化，然而对气旋登陆前数十小时这个最关键的预警窗口，雨量如何变化及其背后的物理成因始终欠缺系统性的研究。为填补这空白，科大团队分析了1980至2020年间的全球卫星降雨数据，全面检视气旋靠岸前的降雨变化及其动力机制。研究结果显示，不论风暴所处的海域、强度及纬度为何，气旋在登陆前的降雨量均呈现一致增强的现象。这种增幅并非由海水温度上升直接造成，而是源于风暴逼近陆地时所产生的海陆差异效应，包括沿岸低层空气湿度上升、陆地与海洋摩擦差异导致气流更易汇聚，以及大气不稳定度提高。多重因素叠加，使热带气旋在登陆前约60小时的暴雨显著加剧，增幅逾20%，令沿海地区在风暴正式登陆前已承受更高的潜在风险。

香港科技大学（科大）研究团队成功开发人工智能（AI）工具GrainBot，能从显微图像中自动提取并量化多种材料的微结构特征。GrainBot旨在应对材料科学领域对数据驱动及自主研究流程日益增长的需求，提供系统化的方法将复杂图像信息转化为可量化数据，从而加速新一代材料的研发进程。微结构的定量分析一直是材料科学多个领域的关键难题。尽管先进显微技术能够获取高质量的材料图像，但其中蕴含的信息往往难以通过可靠且高效的方式进行分析。现有方法多聚焦于识别简单特征或进行图像分类，难以揭示不同微结构参数之间的互动关系，阻碍了研究人员深入理解材料结构与性能的关联，减缓新材料的设计与优化。为突破此瓶颈，由科大化学及生物工程学系副教授周圆圆教授领导的团队设计出GrainBot，为分割、特征测量和结构相关性分析提供一体化解决方案。研究团队利用卷积神经网络实现精确的晶粒分割，并结合自研算法测量晶粒面积、晶界沟槽以及表面起伏凹陷等特征。GrainBot能将显微图像转化为多维度的丰富数值指标，有助研究人员建立大型及标准化微结构数据库，摆脱仅依赖定性观察的限制。研究团队将GrainBot应用于一款高效太阳能电池关键材料——金属卤化物钙钛矿薄膜，以验证工具的效能。透过分析不同底部表面形貌样本的原子力显微镜图像，GrainBot成功建构涵盖数千颗独立晶粒的数据库，每颗晶粒均标注多项微结构参数。配合统计分析，便能找出晶粒普遍分布的规律，以及不同特征之间过往难以量化的关系，例如晶粒尺寸、沟槽几何形状与表面粗糙度等的隐藏关联性。除分析统计外，研究更结合可解释的机器学习模型，以揭示微结构特征的相互影响机制。团队以选定的晶粒测量参数为目标，训练基于梯度提升的决策模型，并运用特征重要性分析与特征影响关系图等解析工具，探讨晶粒表面积与晶界沟槽等参数如何共同影响表面凹深或凸脊高度。

香港科技大学（科大）团队近日在钙钛矿太阳能电池制备上取得突破，研发出一套多源共蒸发沉积配方，可显著提升真空沉积钙钛矿薄膜的晶体质量。这项突破使全真空单结钙钛矿电池，以及钙钛矿-硅迭层太阳能电池，更接近可规模化生产。这项突破性研究成果已发表于《自然 – 材料》期刊，论文题为「晶面导向的全真空沉积钙钛矿太阳能电池」。 近年来，钙钛矿太阳能电池效率迅速提升，因其具备提供低成本可再生电力的潜力而备受关注。目前效率最高的钙钛矿器件多数以溶液「墨水」方式制备；然而，许多工业薄膜产品（从 OLED 显示器到光学镀膜）则采用真空沉积，一种干净、无溶剂，并能在大面积上实现高度均匀的镀膜制程。惟当钙钛矿完全以真空沉积制备时，其晶体往往会以不理想的方式形成，容易在薄膜中形成缺陷，进而影响器件的稳定性。 本研究由科大电子及计算器工程学系、显示与光电子全国重点实验室助理教授林彦宏教授领导的研究团队，与英国牛津大学物理系亨利・斯奈思教授的团队合作完成。研究的第一作者、科大电子及计算器工程学系博士后研究员沈鑫毅博士及其团队成员发现，在热共蒸发过程中引入氯化铅作为「共源」，能有效引导钙钛矿晶体的生长方式。该方法促成高度有序的1.67eV宽带隙钙钛矿，并使大量晶粒呈现（100）晶面「朝上」取向，显示薄膜具备更高结晶度，也能抵御光照与热应力所引起的退化，从而带来更佳的光电特性，以及更强的抗光照与耐热退化能力。 利用这套新开发的沉积配方，团队成功实现了全真空沉积宽带隙钙钛矿太阳能电池的首个经认证性能：在0.25平方厘米器件上，经最大功率点测得功率转换效率达到18.35%。在实验室测试中，器件效率最高可达19.3%，并在更具挑战性的1平方厘米电池尺寸上取得18.5%的效率。 

香港科技大学（科大）研究团队在钙离子电池技术领域取得重要突破，该技术有望改变日常生活中的能源储存方案。通过采用准固态电解质技术，这种创新的钙离子电池有望提升储能效率和可持续性，其应用范围涵盖可再生能源系统及电动汽车等多个领域。该项研究已于国际权威跨学科期刊《先进科学》上发表，标题为「基于氧化还原活性共价有机框架电解质的高性能准固态钙离子电池」。全球对可持续储能解决方案的需求极为殷切。随着全球绿色能源转型步伐加快，社会对高效且稳定的电池系统需求日益增加。目前广泛应用的锂离子电池正面对资源稀缺和能量密度接近极限等挑战，促使探索钙离子电池等替代技术，为实现可持续未来铺路。钙离子电池因其电化学窗口与锂离子电池相近，且钙元素地球储量丰富，展现出巨大的发展潜力。然而，该技术在实现高效阳离子传输和保持稳定循环性能方面仍面对不少挑战。这些技术瓶颈令钙离子电池在与商用锂离子电池的竞争中仍显不足。为克服这些挑战，由科大化学及生物工程学系副教授金允燮教授带领的研究团队，成功开发出基于氧化还原活性共价有机框架材料的准固态电解质。这些富含羰基的准固态电解质在室温下表现出卓越的离子电导率（0.46 mS cm-1）和钙离子传输能力（>0.53）。结合实验和模拟研究，团队发现钙离子能在共价有机框架有序孔道内沿规整排列的羰基位点快速传输。基于这一创新发现，团队成功制备出钙离子全电池。该电池在0.15 A g-1电流密度下表现出155.9 mAh g-1的可逆比容量，并在1 A g-1电流密度下循环1,000次后，容量保持率仍超过74.6%，充分印证了氧化还原共价有机框架材料在推进钙离子电池技术发展方面的重大潜力。金教授表示：「我们的研究凸显了钙离子电池作为锂离子技术可持续替代方案的变革性潜力。通过利用氧化还原共价有机框架材料的独特性质，我们朝着实现能够满足绿色未来需求的高性能储能解决方案迈出了关键一步。」