新闻及香港科大故事

由香港科技大学（科大）综合系统与设计学部助理教授顾红曰教授带领的国际跨学科研究团队，近日取得一项突破性发现，成功颠覆了三百年来人类对摩擦现象的传统理解。自阿蒙顿定律提出以来，科学界普遍认为，当两个表面相互接触时，施加在其上的载荷越大，摩擦力就会单调地随之增加。然而，团队的最新研究首次揭示，摩擦力甚至可以在完全没有实际物理接触的情况下产生。这一发现不仅为开发无磨损技术开辟了全新路径，亦重塑了我们对这个关乎行走以至汽车煞车等日常活动的基本定律之认知。相关研究成果已发表于国际学术期刊《Nature Materials》，论文题为「Nonmonotonic Magnetic Friction from Collective Rotor Dynamics」。是次研究由科大与奥地利因斯布鲁克大学及德国康斯坦茨大学的学者联合开展。研究结果显示，摩擦力可以在完全没有任何机械接触的情况下产生，其驱动机制源自集体磁性动力学。更值得关注的是，摩擦力并非随载荷持续增加，而是在某一特定距离达到峰值; 在该距离下，磁性相互作用呈现受抑状态并产生磁滞效应。顾教授表示：「这项研究表明，摩擦不仅限于机械接触引发的现象。即使两个表面从未实际接触，摩擦力也可以完全源自身系统内部的集体磁重构。」由磁性引发的摩擦现象

海胆卵子、汽车废气、胶带、风险博弈——这些风马牛不相及的事物有何玄机？原来它们都曾孕育出改变世界、摘下诺贝尔奖桂冠的重大发现。在香港科技大学（科大）的一场炉边对谈中，四位蜚声国际的诺贝尔奖得主与逾400 名师生及公众分享他们数十年科研旅程中的灵光时刻与精彩故事。这场「诺贝尔英雄＠科大」盛会亦是科大35周年志庆的重点活动。出席的得主包括：•    蒂姆·亨特教授（2001年诺贝尔生理学或医学奖得主）•    刘易斯·路伊格纳洛教授（1998年诺贝尔生理学或医学奖得主）•    罗伯特·默顿教授（1997年诺贝尔经济学奖得主）•    康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授（2010年诺贝尔物理学奖得主）此次对谈由科大校董会成员及客座教授罗宝文教授主持。妙语连珠的交流不仅展现了顶尖科学家的独到哲思，也契合科大培育未来远见创新者的使命。诚邀各位重温精华片段，再次感受这几位诺贝尔英雄的热忱、智慧与无穷好奇心。 此外，科大赛马会高等研究院（高研院）也举办了另一场盛事「诺贝尔专题讲座@高研院」，吸引逾450名学者、学生及公众参与，深入探讨高温超导、能源技术、中微子物理学、宇宙演化等议题。科大一连迎来多位诺贝尔级巨匠，不仅使校园内学术气氛更浓厚，也为全校师生带来无穷启发。

香港科技大学（科大）物理学系讲座教授兼研发事务办公室主任罗锦团教授凭藉其在量子物理学领域的卓越成就，获腾讯公司旗下新基石科学基金会选为本年度「新基石研究员」。罗教授是本届全国35位获奖科学家中唯一来自香港的学者，充分彰显了科大在基础科学研究领域的领先地位。此项殊荣将提供不多于1,500万元人民币资助，支持罗教授及其团队未来五年开展量子物理领域的基础研究。罗锦团教授表示：「对于当选『新基石研究员』，我深感荣幸。这笔资助将使我能够心无旁骛地探索平带材料中的新量子现象。我的目标是在量子材料领域取得突破性发现，为设计新型电子和光学器件提供崭新构想。透过腾讯的慷慨支持，我们将可以为科大的年轻研究员提供更完善的支援，以及培育更多年青一代物理学家，助力科大成为量子材料研究枢纽。」科大副校长（研究及发展）郑光廷教授向罗锦团教授当选本年度「新基石研究员」致以诚挚祝贺。他表示：「罗教授获选『新基石研究员』，他的突破性研究亦获高度认可，我们深感振奋。作为『新基石研究员』，罗教授及其团队将在量子材料领域开展更富雄心的探索性研究。我们感谢腾讯公司的长期支持——从早前成立新基石科学实验室，到此次罗教授的获奖，都体现了这一合作伙伴关系的持续深化。」

解锁宇宙奥秘的钥匙，往往掌握在锲而不舍的科学家之手。香港科技大学（科大）蒙民伟博士纳米科学教授兼物理系讲座教授戴希，正是其中的佼佼者。他专注于凝聚态物理及拓扑材料理论研究，为现代物理开辟了崭新视野，并因此荣获有「中国诺贝尔奖」美誉的2025年未来科学大奖。恒志探宝藏得奖消息传来，戴希教授心怀感恩与谦卑。他说：「衷心感谢评选委员会的肯定。这不仅是对我个人的鼓励，更是对多年来与我并肩作战的研究团队的认可。这份荣誉见证了我们持之以恒的坚持和努力。」他强调，这项成就并非一人之功，而是前人与同侪所累积的智慧与成果。科研之路，对他而言是一场寻宝之旅。「心如止水」是他的座右铭，也呼应了「保持冷静，继续前进」的格言——无论顺境逆境，始终坚定不移。他形容：「科研好比寻宝，你可能挖掘了很久仍一无所获，但只要坚持下去，终有一天会找到属于自己的瑰宝。」 理论栽成果正是这份默默的坚持，孕育出戴教授的突破性成果。戴教授淡泊名利，潜心研究，他与团队采用「阶梯式研究法」，从简单到复杂，从理论到计算，先以高对称度的模型理解拓扑材料的规律，再逐步攻克更艰深的难题。早在采用此方法之前，戴教授已经提出了一系列前瞻性预测。2010年，他与中国科学院物理研究所所长方忠教授，共同以理论计算提出闻名国际的预测——在磁性掺杂的拓扑绝缘体薄膜中可以实现量子反常霍尔效应。仅仅三年后，该预测获得科学界实验证实，成为物理学史上的重要里程碑。十年前，他的另一项研究首次在固体材料中发现外尔费米子，并获权威期刊《物理评论》评选为创刊125年来49项最具开创性的研究之一，也是唯一入选的中国研究项目。这些发现为量子未来奠定了坚实的基石。必先利其器《论语》有云：「工欲善其事，必先利其器。」物理学家也深谙此道理。戴教授在处理量子材料的波函数时，面对庞大的数据量，如同大海捞针。为了克服这个棘手难题，他的团队开发了Wilson Loop 方法，能够从海量数据中提取特征，分类拓扑电子态。

香港科技大学（科大）研究团队利用一种名为「旋磁双零折射率超材料」（GDZIMs）的全新光学极端参数超材料，研发出一种基于GDZIMs的崭新光波操控机制，有望革新光通信、光学成像（用于生物医学）和纳米技术等领域，推动集成光子芯片、高保真光通信及新型量子光源的发展。这项研究由科大赛马会高等研究院临时院长兼物理系讲座教授陈子亭教授，以及物理系访问学者张若洋博士共同领导，并已发表于《自然》期刊。 GDZIMs与光学涡旋的潜力 GDZIMs是一种独特的光学超材料，其特性恰好位于两种不同光子拓扑相变的临界点，能以突破传统认知的方式操控光波。GDZIMs与传统材料有所不同，它同时具有零电容率和特殊的磁光特性，可稳定地生成时空光学涡旋——一种同时在时间和空间维度同步旋转的光场模式，使其在光传播控制方面具有卓越效能，对众多先进技术的应用发挥至关重要的作用。 研究人员通过构建磁性光子晶体并将其参数调节至相变临界点，首次实现了这种超材料，利用微波实时场扫描系统，他们进一步证实，当光脉冲撞击GDZIM平板时，会反射形成时空涡旋 – 这是一种在时空维度同时呈现涡旋结构、携带横向轨道角动量的特殊光波包。研究揭示这种涡旋光的产生源于GDZIMs的内禀拓扑特性，因此涡旋光的产生不会受到系统尺寸或周围环境的影响，呈现出极强的稳定性。此一重大突破有望提升光学技术性能，以助构建更快速和更安全的光通信系统。 陈教授表示：「这项研究连通了超材料、拓扑物理学和结构光场三个重要物理学，基于超材料拓扑特性，确立了就时空光场操控机制的全新概念。研究成果有望推动超高精度和高效率光学器件的设计，同时开辟广阔的应用前景，我们对其潜力的探索目前仅初现端倪。」 张博士补充道：「这种生成时空涡旋机制的拓扑稳定性确实令人瞩目，为开发新型超材料和光操控技术提供了一个有力的平台，对转化为通讯和高性能光子电路等领域的工业级应用奠定了坚实基础。」

香港科技大学（科大）工学院研究团队成功研发了一种革命性的计算框架，深化了科学界对土壤、沙粒和药物粉末等颗粒材料动力学的理解。此突破性模型能透过综合分析水、空气及粒子间的相互物理作用，准确预测山泥倾泻，改善农业灌溉及石油抽取系统，并有助提升食物和药物的製造流程。 预测颗粒材料动力的挑战 固体颗粒材料（如：土壤、沙子，以及製药和食品生产中使用的粉末）的流动，是支配许多自然环境与工业过程的基本机制。理解这些颗粒与周边流体（如水、空气）的互动关係，对预测土壤崩塌或流体渗漏等状况至关重要。然而，现存模型在捕捉这些相互作用，尤其是当这些物质处于「不完全饱和状态」，因而牵涉到毛细吸力、黏滞力等複杂的计算因素在内时，要精准预测这些状况极为困难。 PUA-DEM革新颗粒模型范式 为应对这些挑战，科大土木及环境工程学系的赵吉东教授及其团队研发了「孔隙单元体 – 离散元模型」（简称PUA-DEM模型）。有别于传统模型多採用过度简化的单向流固耦合分析（如仅考虑流体对固体的单向影响等），PUA-DEM模型能综合计算颗粒、空气和水之间的物理交互动态，透过多向耦合分析，精准捕捉固体及流体的移动，并能准确模拟颗粒在不同饱和状态 (从完全湿透至完全乾燥的情况)下，压力释放程度的变化。 基于基础物理原理，这首创模型能精准预测流体和固体在交互作用下各种複杂状况，在岩土工程、环境科学与工业製造等领域，均有巨大的应用潜力。 颗粒模型应用广泛 研究团队正寻求与政府及业界合作，期望应用此技术以助解决现实生活的不同挑战。当中包括开发山泥倾泻早期预警系统； 透过模拟根土保水能力的交互作用以完善洒水灌溉策略；以及透过多方流体预测系统以协助改进现时石油採集以及碳封存工序的效率等。除此以外，新技术亦有望革新药物製造，透过更精准控制粉末的加工程序，使药物生产更安全和更高效，并有助确保药物剂量的一致性，从而提升疗效及改善病人预后。在食品製造方面，新技术可望革新咖啡、糖，以及婴儿配方奶粉等颗粒生产工序，改善其质地、溶解度以及保存稳定性等，亦有效减少耗能与浪费。

香港科技大学（科大）物理学系助理教授宋雪洋教授荣获2025年「裘槎麦德华前瞻科研大奖」，表彰她在凝聚态物理学的突破性研究。她的研究有望设计出高效导电或导热的材料，革新能源技术。宋教授将获裘槎基金会颁发500万港元研究资金，以支持其研究。 「裘槎麦德华前瞻科研大奖」是裘槎基金会最顶尖的奖项之一，旨在培育香港科研界的明日之星，获颁授此荣誉的学者需拥有卓越的博士研究工作、国际竞争力的研究成果，且对所属的研究领域有重大贡献。 解密量子世界   推进可持续未来 宋雪洋教授的研究聚焦「解密」量子材料，这些物质具超导体特性及粒子出现分数化行为，她专注在研究阻挫量子磁体、分数量子霍尔状态及奇异超导态等量子材料，探讨分数化与规范结构等新兴物理现象。她的研究运用对称性、反常现象及拓扑学等尖端框架，解析先进材料（尤其是二维系统，如转角系统）的物理特性与相变过程。透过结合理论、解析模型与计算模拟工具，她将基础物理结合实际应用，包括高效能材料与新型器件。 奖项推动量子材料创新 「对于能够荣获『裘槎麦德华前瞻科研大奖』，我感到无比荣幸与振奋」，宋教授表示，「凭借这份支持，让我们能放胆依循自己的好奇心以及兴趣所在进行研究，我的目标是揭开量子材料之谜，探寻为何一些材料有极其高效或反直觉的导电或导热能力，通过破解这些现象，我们可以设计新型材料，开创前沿、突破性的节能技术，并应用至小型电器，以至大型供电网络等不同层面。」

由香港科技大学（科大）物理系曹圭鹏教授领导的国际物理学家团队，最近在研究中首次在二维偶极超冷原子气体中观测到BKT相变，这项突破性研究对理解二维超流体在长程各向异性相互作用下的表现立下了新的里程碑。 在传统三维世界中，由冰融化成水这类相变一般都遵循对称性自发破缺规律。但早于1970年代便有前沿研究估计，二维系统中可能会发生一种独特的拓扑相变——Berezinskii-Kosterlitz-Thouless（BKT）相变，这种机制中涡旋─反涡旋对的配对驱动超流性形成，而无需传统对称性破缺，这种相变过程强烈依赖相互作用。自此，这现象主要在具有短程各向同性接触相互作用的各种量子系统中进行研究。 与传统超冷气体中的接触相互作用不同，偶极相互作用能够跨越整个系统，产生丰富的集体行为。研究团队通过实验证明了偶极相互作用如何改变BKT相变的临界参数。 「偶极相互作用为量子多体现象带来了新的维度。」领导该研究的曹教授解释道：「从微观角度看，这种相互作用具有方性和长程性，意味着粒子即使相隔较远仍能相互『感知』。 这挑战了我们对低维系统中有序态如何涌现的固有认知。」研究团队的观察指出，偶极气体的二维超流相变点仍遵循BKT相变，但依赖于相互作用的相变点会因偶极矩与平面法线方向的相对角度而发生偏移。 论文第一作者之一及曹教授的毕业生何逸飞补充道：「二维偶极系统是探索奇异量子相的理想平台。即使在中等强度的偶极相互作用下，当所有偶极子都指向平面内时，我们也在二维偶极超流体中观测到了独特的非局域效应和各向异性的密度之间的关联。未来通过进一步增强偶极相互作用强度，我们将有望观测到低维系统中更丰富的自发形成结构。」